Тяговые расчеты движения поезда

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Исходные данные и задание на курсовую работу

2. Содержание курсовой работы

3. Допущения, применяемые в тяговых расчетах

4. Анализ спрямленного профиля пути

5. Определение расчетной массы состава

6. Построение диаграммы удельных результирующих сил поезда

7. Определение допустимых скоростей движения поезда на спусках

8. Техническая скорость движения поезда

Заключение

Список использованных источников

Введение

поезд перегон тяга

Тяговые расчеты - важная составная часть науки о тяге поездов. Методы тяговых расчетов включают комплекс способов и приемов определения массы состава, скорости движения и времени хода по перегону, расхода топлива, воды и электрической энергии на тягу, решение тормозных задач. К основным нормам для тяговых расчетов относятся : данные для определения сопротивления движению подвижного состава, силы нажатия тормозных колодок, тормозные пути, коэффициент трения тормозных колодок, коэффициент сцепления колес локомотивов и вагонов с рельсами при тяге и торможении, расчетные значения силы тяги и скорости локомотивов на подъеме, силы тяги при трогании с места и другие. Эти нормы зависят от типов подвижного состава, их конструкции и условий эксплуатации.

Теория тяговых расчетов излагается в курсах тяги поездов, а методы расчетов и относящиеся к ним нормы определяются Правилами тяговых расчетов для поездной работы (ПТР).

Целью данной курсовой работы является проверка возможности работы заданного локомотива с расчетной массой с учетом всех ограничений при условии минимального времени хода.

В курсовой работе решаются следующие задачи:

- определить расчетную массу состава;

- определить допустимую скорость движения поезда на спусках;

- построить зависимости V( S ), t ( S ) при движении поезда по участку с расчетной массой состава и оценить полученные результаты :

1) по значениям технической и участковой скоростей движения;

2) по режиму проследования расчетного подъема.

1. Исходные данные и задание на курсовую работу

Общие данные

Участок А - Б - В имеет звеньевой путь.

Расположение осей станционных путей следующие;

- ось станции А расположена в начале первого элемента;

- ось станции Б расположена в середине элемента № 13;

- ось станции В расположена в конце последнего элемента.

Длина станционных путей - 1050 м.

Допустимая скорость движения:

по перегонам - 80 км/ч;

по станциям - 60 км/ч.

Допустимый тормозной путь при экстренном торможении - 1200 м.

Расчетный тормозной коэффициент поезда - 0,33.

Тормозные колодки - чугунные.

Индивидуальные исходные данные

Серия локомотива ВЛ8 , профиль пути участка А - Б - В № 8.

Вагонный состав поезда

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

Масса в тоннах, приходящихся на ось колесной пары, соответственно:

т.

т.

Начальные условия.

Начальная километровая отсечка участка , км

Скорость движения поезда в начале участка , км/ч.

Начальное значение времени движения поезда , мин.

, мин.

Таблица 1. Профиль пути участка А - Б - В.

Номер элемента	Длина элемента, м	Уклон, о/о
1	700	-0,2
2	1700	-1
3	1200	0
4	1800	5
5	1900	9
6	1400	10
7	3100	11,5
8	1200	0
9	1300	-2
10	1000	-7
11	1000	0
12	700	0,5
13	1400	1
14	1600	2
15	1100	0
16	800	-1
27	1200	-5
18	900	0
19	2900	12,5
20	1300	4
21	1200	1
22	1500	0
23	1100	-3
24	1600	-6
25	1400	-11
26	1300	0
27	1000	0,4

2. Содержание курсовой работы

Определение основных технических данных локомотив

Основные данные электровоза ВЛ-8 согласно ПТР приведены в таблице 2.

Таблица 2. Данные электровоза ВЛ-8

mл, т	Fктр, кН	Fкр, кН	Vр, км/ч	lл, м	Vк, км/ч
184	595	456	43,3	28	80

Тяговые характеристики электровоза ВЛ-8 представлены в таблице 3.

Таблица 3

V, км/ч	Fк, кгс
0	60700
10	51000
20	49000
30	48100
40	47400
43,3	46500
50	43000
52	42500
60	25300
70	16000
80	11600

3. Допущения, применяемые в тяговых расчетах

Поезд заменяется материальной точкой, масса которой равна массе поезда, а расположение соответствует середине длины поезда.

Напряжения на тяговых двигателях и диаметры бандажей колесных пар локомотива неизменны и равны своим номинальным значениям.

4. Анализ спрямленного профиля пути

Расчет на подъем - это наиболее трудный для преодоления объем, за счет накопленной поездом кинетической энергии и на котором устанавливается равновесная скорость.

Участок №9 (L=3100м, i= 11,5%);

Максимальный спуск

Участок №20 (L=1400м, i= -11%);

Уклон на станции отправления

Участок №1 (L=700м, i_тр= -0,2%);

5. Определение расчетной массы состава

Расчет критической массы состава

Критическая масса состава т, определяется по мощности локомотива из условия движения поезда по расчетному подъему с установившейся (равномерной) скоростью при работе локомотива в расчетном режиме:

,(1)

где - критическая масса состава, т;

- расчетная сила тяги, Н;

- масса локомотива, т;

- расчетный подъем, %;

- удельное основное сопротивление движению состава, Н/кН.

Величину рассчитываем по формуле:

,(2)

где V - скорость движения, км/ч,

кН.

Для состава, сформированного из четырехосных и восьмиосных вагонов, величину wо'' рассчитываем по формуле.

(3)

При известных слагаемых критическая масса состава равна:

т. (4)

Округляем в меньшую сторону т.

Проверка критической массы состава по условию взятия поезда с места

Масса состава, рассчитанная выше, должна быть меньше массы m_{с тр} , полученной по формуле

m _{c тр} = F_ктр / [ g(w_тр + i_тр )] - m_л(5)

где F_тр сила тяги при трогании с места, Н;

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

i_тр уклон участка пути, на котором происходит трогание поезда с места, ^о/_оо;

m_л расчетная масса локомотива, т.

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

(6)

где m_оi масса, приходящаяся на ось вагона iтого типа, т.

для четырехосных вагонов

кН

для восьмиосных вагонов

кН

Для состава из четырехосных и восьмиосных вагонов w_тр определяем по выражению

w_тр = ₄w_тр4 + ₈w_тр8, (7)

w_тр = 0.641.29+ 0.361.42 = 1,34 Н/кН.

Исходя из того, что проверка массы состава выполняется для наибольшего станционного уклона, целесообразно принять уклон станции А

m_{с тр} = 595000/[9.81*(1.34 - 0.2)] = 52838,5 т;

Как видно из расчета, масса состава при трогании с места гораздо больше, чем истинная масса состава равная 3350 т.

Проверка массы состава по размещению на станционных путях

Длина поезда l_п не должна превышать полезной длины приемоотправочных путей l_поп на участках обращения данного поезда (с учетом допуска 10 м на установку поезда).

Длина поезда определяется по формуле

l_п = l_с + n_л l_л + 10, (8)

где l_л длина локомотива, 28 м;

n_л число локомотивов, n_л = 1;

l_с длина состава, м;

В расчетно-графической работе принимаем l₄ = 14 м, l₈ = 21 м.

Длина состава определяется по формуле

l_с = (n_i l_i), (9)

где n_i количество вагонов i того типа в составе;

l_i длина вагона i того типа, м.

Количество вагонов определяется по выражению

n_i = _i m_с / m_i, (10)

где _i доля вагонов i того типа ( по массе);

m_i масса одного вагона i го типа, т.

Масса вагона определяется по числу осей и массе, приходящаяся на ось.

Количество четырехосных вагонов

l_с = 36,7 14 + 11,96 21 = 770 м.

Окончательно длина поезда равна

l_п = 770 + 1 28 + 10 = 808 м.

6. Построение диаграммы удельных результирующих сил поезда

Для получения в дальнейшем кривых движения поезда графическим способом необходимо предварительно рассчитать удельные результирующие силы, действующие на поезд при движении его по прямому и горизонтальному участку пути. При этом удельные результирующие силы поезда рассчитывают и строят на графике в зависимости от скорости движения для всех трех возможных режимов ведения поезда: тяги - f_т , выбега - f_в , служебного механического торможения - f_сл.т . Совместное графическое изображение этих зависимостей принято называть диаграммой удельных результирующих сил поезда.

В тяговом режиме

f_т = f_к - w_o , (11)

в режиме выбега

f_в = - w_oх, (12)

в режиме служебного механического торможения

f_сл.т = - (0.5 + b_т), (13)

где f_к - удельная сила тяги, Н/кН

w_o - удельное основное сопротивление движению поезда при езде локомотива под током, Н/кН;

w_oх - удельное основное сопротивление движению поезда при езде локомотива без тока, Н/кН;

b_т - удельная тормозная сила при механическом торможении, Н/кН.

В свою очередь

(14)

(15)

(16)

b_т = 1000 _{кр р}; (17)

где w_х удельное основное сопротивление движению электровоза при езде без тока, Н/кН;

F_к сила тяги электровоза, Н;

В_к тормозная сила при электрическом торможении, Н;

_кр расчетный коэффициент трения колодок о бандаж;

_р расчетный тормозной коэффициент.

Удельное основное сопротивление движению электровоза определяется формулой

w_х = 2,4 + 0,011V + 0,00035V². (18)

Для чугунных тормозных колодок

Расчет значений удельных результирующих сил выполняется для ряда скоростей движения в диапазоне от нуля до конструкционной с интервалом 10 км/ч.

Пример расчета при скорости равной 10 км/ч:

Сопротивление движению электровоза и состава при скоростях 0…10 км/ч принимается неизменным и равным его величине при V = 10 км/ч

w_х = 2,4 + 0,01110 + 0,0003510² = 2,55 Н/кН;

w_о^'' = 0,641,52 + 0,361,62 = 1,56 Н/кН.

b_т = 1000 0,198 0,33 = 65.34 Н/кН;

Числитель в этом выражении сила тяги электровоза F_к при скорости движения 10 км/ч. В диапазоне скоростей движения от нуля до скорости выхода на характеристику полного возбуждения ПВ силу тяги принимаем равной силе сцепления.

Для определения удельного основного сопротивления движению поезда при езде под током и без него, соответственно формулам (14) и (15), необходима прежде определить удельное основное сопротивление движению электровоза w_о^' и состава w_о^'', соответственно по формулам (2) и (3), при скорости движения V = 10 км/ч

w_о^' = 1,9 + 0,0110 + 0,000310² = 2,03 Н/кН;

При w_о4^'' = 0,991 Н/кН и w_о8^'' = 1,22 Н/кН, рассчитанные по выражениям (1) и (3) соответственно

Удельные результирующие силы по формулам:

В режиме тяги:

f_т =14,43 1,12 = 13,3 Н/кН;

в режиме выбега

f_в= 1.15 Н/кН;

в режиме служебного механического торможения

f_сл.т= (0.5*65.34 + 1.58) = 33.82 Н/кН.

Аналогично рассчитываются удельные результирующие силы при других скоростях движения.

В конце данного раздела составляем таблицу удельных результирующих сил и строим на миллиметровой бумаге диаграмму удельных результирующих сил поезда соответственно f_т (V), f_в (V) и f_сл.т(V).

Таблица удельных результирующих сил в режиме тяги

V, км/ч	w0', Н/кН	w04'', Н/кН	w08'', Н/кН	w0'', Н/кН	w0, Н/кН	fk, Н/кН	fт, Н/кН
0	1,9000	0,9055	1,1762	1,003	1,0497	17,1760	16,1263
10	2,0300	0,9911	1,223	1,0746	1,1243	14,4312	13,3069
20	2,2200	1,111	1,3032	1,1802	1,2343	13,8653	12,6310
30	2,4700	1,2651	1,4167	1,3197	1,3796	13,6106	12,2310
40	2,7800	1,4534	1,5635	1,493	1,56	13,4126	11,8526
43,3	2,8955	1,5231	1,6193	1,5577	1,6274	13,1579	11,5305
50	3,1500	1,676	1,7437	1,7004	1,7759	11,3186	9,5427
52	3,2312	1,7247	1,7837	1,7459	1,8232	12,0260	10,2028
60	3,5800	1,9329	1,9571	1,9416	2,0269	7,1590	5,1321
70	4,0700	2,224	2,204	2,2168	2,3133	4,5274	2,2141
80	4,6200	2,5493	2,4841	2,5258	2,6348	3,2824	0,6476

Таблица удельных результирующих сил в режиме выбега

V, км/ч	wх, Н/кН	w0Х, Н/кН	fв, Н/кН
0	2,4000	1,0757	-1,08
10	2,5450	1,1512	-1,15
20	2,7600	1,2625	-1,26
30	3,0450	1,4095	-1,41
40	3,4000	1,5923	-1,59
43,3	3,5325	1,6605	-1,66
50	3,8250	1,811	-1,81
60	4,3200	2,0654	-2,07
70	4,8850	2,3557	-2,36
80	5,5200	2,6817	-2,68

Таблица удельных результирующих сил в режиме служебного торможения

V, км/ч	цкр, Н/кН	bт, Н/кН	fсл.т, Н/кН
0	0,2700	89,1000	-45,63
10	0,1980	65,3400	-33,82
20	0,1620	53,4600	-27,99
30	0,1404	46,3320	-24,58
40	0,1260	41,5800	-22,38
43,3	0,1222	40,3260	-21,82
50	0,1157	38,1810	-20,90
60	0,1080	35,6400	-19,89
70	0,1020	33,6600	-19,19
80	0,0972	32,0760	-18,72

При построении диаграммы используем следующие масштабы:

- для скорости движения - m_v = 2 мм/(км/ч);

- для удельных сил - m_f = 12 мм/(Н/кН).

7. Определение допустимых скоростей движения поезда на спусках

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 S_т профиля пути и тормозными средствами поезда b_т определяется максимально допустимое значение скорости начала торможения V_нт .

Тормозной путь S_т , м, имеет две составляющие

S_т = S_п + S_д , (19)

где S_п - подготовительный тормозной путь, м;

S_д - действительный тормозной путь, м.

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

S_п = 0,278V_нтt_п, (20)

где S_п подготовительный тормозной путь, м;

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

t_п время подготовки тормозов к действию, с.

Количество осей состава определяем по формуле

N_о = 4n₄ + 8n₈=243 оси(21)

Исходя из того, что данный грузовой состав имеет количество осей N_о равное 307, время t_п рассчитывается по эмпирической формуле вида:

(22)

где i_с уклон спрямленного элемента профиля пути на самом крутом спуске, ^о/_оо; i_с = ? 11 ^о/_оо.

При скорости движения V= 10 км/ч подготовительный путь равен:

Таким образом, расчет значений подготовительного тормозного пути S_п выполняем по (20) с учетом (21-22) для ряда скоростей начала торможения в диапазоне от 0 до V_к с шагом 10 км/ч и результаты расчетов заносим в таблицу.

V, км/ч	bт, Н/кН	tп, с	Sп, м
0	89,1000	11,85	0,00
10	65,3400	12,53	32,94
20	53,4600	13,09	69,67
30	46,3320	13,56	109,17
40	41,5800	13,97	150,79
46,7	40,3260	14,09	168,16
50	38,1810	14,32	199,05
60	35,6400	14,63	244,03
70	33,6600	14,90	289,95
80	32,0760	15,14	336,71

Зависимость действительного тормозного пути от скорости начала торможения S_д (V_нт) определяем путем решения графическим методом МПС основного уравнения движения поезда в режиме его экстренного торможения.

8. Техническая скорость движения поезда

где L_уч - длина участка А-Б-В, км, L_уч = 37,3 км.

Т_х - время движения поезда по участку, мин, Т_х = 38,5 мин.

Заключение

При построении кривых движения графическим способом не исключены погрешность построения, которая попадает в допустимый ГОСТом предел.

Данная расчетно-графическая работа рассчитана для условия минимального времени хода по участку. В настоящее время, в период сложного экономического и энергетического кризиса нашей страны, тяговые расчеты электрифицированного участка, целесообразнее проводить из условия наименьшего расхода электроэнергии. Тем самым снижается стоимость грузоперевозок, и грузооборот на железных дорогах соответственно увеличиться.

Список использованных источников

1. Правила тяговых расчетов для поездной работы (ПТР). - М.: - Транспорт, 1985.

2. Бегагоин Э.И., Шамаева. Тяговые расчеты поездной работы на электрифицированном участке: Руководство к курсовому проектированию. - Екатеринбург: УрГУПС, 2011.

Размещено на Allbest.ru

...