Тяговые расчеты состава

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание на тяговые расчеты

1 Выполнить анализ профиля пути и установить величину расчетного подъема

2 Провести спрямление и приведение профиля пути

3 Расчет массы состава

4 Проверка массы состава по выбранному расчетному подъему

5 Проверить возможность трогания поезда с места

6 Выполнить проверку массы состава по длине приемо-отправочных путей раздельных пунктов заданного участка

7 Составить таблицу и построить диаграмму удельных равнодействую-щих (ускоряющих и замедляющих) сил

8 Определить максимально допустимые скорости движения на спусках участка при заданных тормозных средствах поезда.

9 Рассчитать время хода поезда по участку способом равномерных скоростей и определить техническую скорость.

профиль поезд скорость технический

Исходные данные

1. Электровоз	ВЛ 80 Р
2. Состав поезда в % по массе
8-осных вагонов	15
6-осных вагонов	2
4-осных вагонов	83
3. Масса вагона (брутто), т
8-осного	164
6-осного	128
4-осного	86
4. Тормозных осей в составе, %	98
5. Длина приемо-отправочных путей lпоп, м	1250
6. Тормозные колодки	чугунные
7. Расчетные параметры локомотива
Расчетная сила тяги Fкр, кгс	51200
Расчетная скорость	43.5
Расчетная масса Р, т	192
Конструкционная скорость	110
Сила тяги при трогании с места	69100
Длина локомотива	33
Число движущих колесных пар	8

Профиль № 1 - от ст. А к ст. Е

Таблица 1

Номер элемента	Крутизна уклона, %	Длина элемента, м	Кривые (радиус и длина, м)	Станция участка
1	-2,5	1700		Станция А
2	-1,5	2400
3	-3,5	800
4	0,0	1600
5	+12,5	1850
6	+3,5	500
7	+10,0	6800
8	+1,5	1600		Станция К
9	0,0	800
10	-9,0	1200
11	0,0	1000
12	+6,0	800
13	+4,5	600
14	0,0	500
15	-7,0	7375
16	-2,0	1250
17	0,0	2500
18	+2,0	1700
19	0,0	1600		Станция Е

1. Анализ профиля пути и установление величины расчетного подъема

Расчетный подъем - это наиболее трудный для движения в данном направлении элемент профиля пути, на котором достигается расчетная скорость, соответствующая расчетной силе тяги локомотива. Если же наиболее крутой подъем заданного участка имеет небольшую протяженность и ему предшествуют "легкие" элементы профиля (спуски, площадки), на которых поезд может развить высокую скорость, то такой подъем не может быть принят за расчетный, так как поезд преодолеет его за счет накопленной кинетической энергии. В этом случае за расчетный следует принять подъем меньшей крутизны, но большей протяженности, на котором может быть достигнута равномерная скорость.

Расчетный подъем: номер элемента -- 7, величина уклона - +10, его протяженность - 6800 м.

Скоростной подъем: номер элемента -- 5, величина уклона - +12,5, его протяженность - 1850 м.

2. Спрямление профиля пути

Для повышения точности результатов тяговых расчетов, а также для сокращения объема последних и, следовательно, времени на их выполнение, необходимо спрямлять профиль пути.

Спрямление продольного профиля и плана пути необходимо также для учета влияния кривых и уклонов пути на сопротивление движению поезда. При этом кривые в плане пути заменяются фиктивными подъемами в пределах спрямленных элементов.

Элементы профиля и плана пути остановочных пунктов с элементами прилегающих перегонов не спрямляются. Спрямлять разрешается только близкие по крутизне элементы профиля одного знака. Горизонтальные элементы (площадки) могут включаться в спрямленные группы как с элементами, имеющими положительный знак крутизны, так и с элементами отрицательной крутизны. Не следует включать в группы элементов, подлежащих спрямлению, расчетный подъем, а также крутой подъем, для которого выполняется проверка возможности преодоления его поездом с учетом накопленной на предшествующих элементах кинетической энергии (скоростной участок).

Спрямление профиля состоит в замене двух или нескольких элементов продольного профиля пути одним элементом, длина которого S_c равна сумме длин спрямляемых элементов (S₁, S₂, ..., S_n), т.е.

Уклон (крутизна) спрямляемого элемента в продольном профиле пути определим по формуле

где - крутизна элементов спрямляемого участка.

Выполним проверку возможности спрямления группы элементов профиля пути по формуле

где - длина любого элемента действительного профиля пути, входящего в спрямленный элемент, м;

абсолютная величина разности между уклоном спрямленного участка и уклоном проверяемого элемента, ‰, т.е.

Проверке подлежит каждый элемент спрямляемой группы. Чем короче элементы спрямляемой группы и чем ближе они по крутизне, тем более вероятно, что проверка их на удовлетворение условию окажется положительной.

Кривые на спрямленном участке заменяются фиктивным подъемом, крутизну которого определяем по формуле

где и - длина и радиус кривых в пределах спрямленного участка, м.

Крутизна спрямленного участка с учетом фиктивного подъема от кривой

Следует помнить, что знак крутизны уклона может быть как положительным (для подъемов), так и отрицательным (для спусков); знак крутизны фиктивного подъема от кривой - всегда положительный.

Проверим возможность спрямления двух смежных элементов

1.

2.

Длина спрямляемого элемента

Уклон (крутизна) спрямляемого элемента

Абсолютная разность:

Проверка спрямления

- удовлетворяет неравенству;

- удовлетворяет неравенству;

Рассматриваемые элементы профиля удовлетворяют условию, следовательно, их спрямление допустимо.

Параметры спрямленного участка

м;

Возможное спрямление остальных элементов проводим аналогично. Результат спрямления профиля пути представлен в табл. 2.



Таблица 2 Спрямление профиля пути

№ элемента	Крутизна элементов	Длина элементов S, м	Кривые	Длина спрямленного участка м	Крутизна спрямленного участка	Фиктивный подъем от кривых	Суммарная крутизна спрямленного участка	№ спрямленных участков
			R, м	м
1	-2,5	1700	_	_	_	_	_	_	1
2	-1,5	2400	_	_	3200	-2,0	_	_	2
3	-3,5	800	_	_
4	0,0	1600	_	_	_	_	_	_	3
5	+12,5	1850	_	_	_	_	_	_	4
6	+3,5	500	_	_	_	_	_	_	5
7	+10,0	6800	_	_	_	_	_	_	6
8	+1,5	1600	_	_	_	_	_	_	7
9	0,0	800	1500	600	_	_	_	_	8
10	-9,0	1200	_	_	_	_	_	_	9
11	-2,0	1000	650	450	_	_	_	_	10
12	+6,0	1800	1000	500	_	_	_	_	11
13	+4,5	600	_	_	_	_	_	_	12
14	0,0	500	_	_	_	_	_	_	13
15	-7,0	7375	_	_	_	_	_	_	14
16	-2,0	1250	_	_	3750	-0,66	_	_	15
17	0,0	2500	_	_
18	+2,0	1700	13000	600	_	_	_	_	16
19	0,0	1600	_	_	_	_	_	_	17
Длина участка	36575

3. Расчет массы состава

Массу состава определяем, исходя из условий полного использования мощности и тяговых качеств локомотивов, а также кинетической энергии поезда.

В зависимости от характера профиля пути заданного участка расчет массы состава грузового поезда выполняется, исходя из условий безостановочного движения: по расчетному подъему с равномерной скоростью; по труднейшим подъемам с неравномерной скоростью с учетом использования кинетической энергии поезда.

Массу состава в этом случае определим по формуле

где = 69100 кгс - -расчетная сила тяги локомотива, выбирается по исходным данным;

Р = 192 т -расчетная масса локомотива, также выбирается по исходным данным;

= +10 ‰ - выбранный расчетный подъем;

- основное удельное сопротивление движению локомотива, кгс/т;

- основное удельное сопротивление движению грузовых вагонов, кгс/т.

При расчете массы состава основное удельное сопротивление движению локомотива определим по формуле

где = 43.5 км/ч - расчетная скорость локомотива, выбираем по исходным данным,

кгс/т.

Основное удельное сопротивление движению состава определим по формуле



где - соответственно доли четырех-, шести- и восьмиосных вагонов в составе по массе. , ,

-соответственно основное удельное сопротивление движению четырех-, шести- и восьмиосных вагонов, кгс/т.

В выполняемых расчетах примем, что все грузовые вагоны на роликовых подшипниках.

Основное удельное сопротивление движению грузовых груженых вагонов (в составе поезда) определяем по формулам

четырехосные вагоны

шестиосные вагоны

восьмиосные вагоны

где - соответственно нагрузка на ось четырех-, шести- и восьмиосных вагонов, т.

Нагрузка на ось грузового вагона определяется как

где , - масса вагона брутто, т;

- число осей вагона.

Основное удельное сопротивление движению грузовых груженых вагонов

четырехосные вагоны

кгс/т,

шестиосные вагоны

восьмиосные вагоны

кгс/т;

Основное удельное сопротивление движению состава

кгс/т.

Масса состава



т.

4. Проверка массы состава на прохождение встречающихся подъемов большей крутизны, чем расчетный подъем

Проверка производим по формуле

где = 1850 м - длина проверяемого участка профиля с подъемом большей крутизны, чем у расчетного подъема;

- скорость движения поезда соответственно в начале и в конце проверяемого подъема, км/ч;

- средняя ускоряющая сила, действующая на поезд в пределах интервала скорости от до , кгс/т.

Скорость в начале подъема выбирается из условий подхода к проверяемому элементу, для грузовых поездов можно принять в пределах от 70 до 80 км/ч, но не выше конструкционной скорости заданного локомотива.

Скорость в конце проверяемого подъема выбирается, исходя из того, что в конце подъема она не должна снизиться ниже расчетной, т.е. должно выполняться условие В расчетах рекомендуется принять

км/ч; км/ч.

Средняя скорость рассматриваемого интервала:

км/ч.

Удельная сила тяги определяется по формуле

кгс,

где = 25000 кгс - значение силы тяги локомотива для средней скорости , определяем по тяговой характеристике локомотива.

Удельное сопротивление движению при средней скорости определим по формуле

где = +12,5 ‰ - значение уклона проверяемого элемента;

- соответственно основное удельное сопротивление движению локомотива и основное удельное сопротивление движению состава для средней скорости , определим по графикам или по формулам

кгс/т,

кгс/т,

кгс/т,

кгс/т;

Основное удельное сопротивление движению состава

кгс/т,

кгс/т,

км.

При рассчитанной массе состава Q = 4323 т поезд надежно преодолевает проверяемый подъем = 1850 м, крутизной больше расчетного.

5. Проверка рассчитанной массы состава на трогание с места на раздельных пунктах

Проверка проводится по формуле

где = 69100 кгс - сила тяги локомотива при трогании состава с места;

= +12,5 ‰ - крутизна наиболее трудного элемента заданного участка;

- удельное сопротивление движению поезда при трогании с места, определяем по формуле



где - соответственно удельное сопротивление четырех-, шести- и восьмиосных вагонов при трогании, кгс/т.

Удельное сопротивление движению вагонов при трогании с места определяем по формулам

четырехосные вагоны

кгс/т

шестиосные вагоны

восьмиосные вагоны

Масса состава полученная по условиям трогания с места, должна быть не менее массы состава , определенной по расчетному подъему

Так как условие выполняется то трогание состава с места и разгон поезда обеспечены на всех раздельных пунктах участка.



6. Проверка массы состава по длине приемо-отправочных путей

Длина поезда не должна превышать полезной длины приемо-отправочных путей на рассматриваемом участке пути = 1250 м.

Длину поезда определяем из выражения

где = 33 м - длина локомотива;

- длина состава, м;

10 - допуск на установку поезда, м.

Длину состава определим по формуле

где - длина вагонов по осям автосцепки, из которых сформирован состав, м;

- число однотипных вагонов в сформированном составе, определим из выражения

где - средняя для однотипной группы масса вагона (брутто), т;

- доля (по массе) состава, приходящаяся на данную группу однотипных вагонов.

Полученные количества вагонов необходимо округлить до целых числовых значений.

Длины вагонов принимаются равными: четырехосного - 15 м, шестиосного - 17 м, восьмиосного - 20 м.

Проверка возможности установки поезда на приемо-отправочных путях выполняется по соотношению

Длина четырехосного вагона = 15 м.

Так как длина поезда меньше длины приемо-отправочных путей станции заданного участка, то делаем вывод о том, что данная проверка проходит.

7. Расчет и построение диаграммы удельных равнодействующих сил

Для построения диаграммы удельных равнодействующих сил предварительно составляется таблица для трех режимов ведения поезда по прямому горизонтальному участку

1) для режима тяги ;

2) для режима холостого хода (выбег) ;

3) для режима торможения:

а) при служебном торможении ;

б) при экстренном торможении .

Таблица удельных равнодействующих сил заполняется для скоростей от 0 до конструкционной через 10 км/ч.

Проведем расчет для скорости 0 км/ч.

Во второй столбец заносим значения силы тяги локомотива для указанных в 1-ом столбце скоростей. Значения силы тяги определяем по расчетной тяговой характеристике локомотива.

F = 69100 кгс.

Определяем удельное основное сопротивление движению локомотива

кгс/т,

Полное основное сопротивление движению локомотива при движении под током определяем по формуле

кгс.

Основное удельное сопротивлению составу

кгс/т,

кгс/т,

кгс/т;

Основное удельное сопротивление движению состава

кгс/т,

Определим полное основное сопротивление движению состава

кгс.

Общее основное сопротивление движению поезда определяем по формуле

В столбце 8 приводим полное значение ускоряющей силы, равное разнице

Значение удельной ускоряющей силы определяем по формуле

Далее определим удельное основное сопротивление движению поезда в режиме холостого хода (на выбеге)

Полное основное сопротивление движению локомотива на определим по формуле

Полное основное сопротивление движению поезда на выбеге, равно

Удельное основное сопротивление движению поезда на выбеге определим по формуле



Далее рассчитываем удельные замедляющие силы для служебного торможения, применяемого при построении кривой v(s).

Вначале определим расчетный коэффициент трения колодок о колесо по формулам:

при чугунных колодках

при композиционных колодках

Удельные тормозные силы определим по формуле

где - расчетный тормозной коэффициент состава, тс/т.

Расчетный тормозной коэффициент определяем по формуле

где - доля тормозных осей в составе;

- сумма сил нажатия всех тормозных колодок вагонов и локомотивов, кгс.

При определении тормозного коэффициента грузовых поездов на спусках до 20 ‰ массу и тормоза локомотивов обычно не учитывают. Следовательно, для грузовых поездов

Сумма сил нажатия всех тормозных колодок вагонов определим по формуле

где , , - число осей соответственно в группах 4-, 6- и 8-осных вагонов состава; .

- расчетные силы нажатия тормозных колодок на ось при чугунных и композиционных колодках т/ось.

кгс/т.

Итоговые значения удельных сил при служебном торможении, определяем как

Значения удельных замедляющих сил при экстренном торможении

кгс/т.

Далее проведем расчеты для остальных интервалов скорости, результаты внесем в таблицу 3.

По результатам заполненной таблицы строим по расчетным точкам диаграмму удельных равнодействующих сил для режима тяги , режима холостого хода , тормозного режима ,.

8. Определение максимально допустимой скорости движения на наиболее крутом спуске участка при заданных тормозных средствах поезда (тормозная задача)

Для обеспечения безопасности движения поездов установлен приказом МПС наибольший расчетный тормозной путь

где - путь подготовки тормозов к действию, т.е. путь, проходимый за время t_п от поворота рукоятки крана машиниста до установления полного значения тормозной силы (на протяжении этого пути тормоза поезда условно принимаются недействующими), м;

- действительный тормозной путь, на протяжении которого поезд движется с действующими в полную силу тормозами (конец пути совпадает с началом пути ), м.

Равенство позволяет найти допустимую скорость как величину, соответствующую точке пересечения графических зависимостей подготовительного пути и действительного тормозного пути от скорости движения поезда в режиме торможения. Исходя из этого, тормозная задача решается следующим образом.

По данным рассчитанной таблицы 3 удельных равнодействующих сил строим зависимость .

Слева от системы координат с зависимостью устанавливаем в соответствующем масштабе система координат v= f(s).

От точки О вправо на оси S откладывается значение полного тормозного пути, который следует принимать равным: на спусках до 6 ‰ включительно - 1000 м, на спусках круче 6 ‰ - 1200 м.

На кривой отмечаем точки, соответствующие средним значениям скоростей выбранного скоростного интервала 10 км/ч (т.е. точки, соответствующие 5, 15, 25, 35 и т.д. км/ч).

Через эти точки из точки М на оси соответствующей крутизне самого крутого участка (полюс построения), проводятся лучи 1, 2, 3, 4 и т.д.

Построение кривой v = f(s) начинается из точки А, так как известно конечное значение скорости при торможении, равное нулю. Из этой точки проводится перпендикуляр к лучу 1 до конца первого интервала, т.е. в пределах от 0 до 10 км/ч (отрезок А). Из точки В проводится перпендикуляр к лучу 2 до конца второго скоростного интервала от 10 до 20 км/ч (отрезок ВС); из точки С проводим перпендикуляр к лучу 3 и т.д.

На тот же график необходимо нанести зависимость подготовительного пути от скорости.

Подготовительный путь определяется по формуле

км.

где - скорость в начале торможения, км/ч;

Время подготовки тормозов к действию для автотормозов грузового типа для состава длиной от 200 до 300 осей (в нашем случае 200)

где = -9 ‰ - крутизна уклона, для которого решается тормозная задача;

- удельная тормозная сила при начальной скорости торможения , кгс/т.

Построение зависимости тормозного пути от скорости производится по двум точкам, для чего подсчитываются значения при = 0 (в этом случае = 0) и при

На рисунке 1 пересечение графиков зависимостей v = f(s)и Sп = f(vk) дает значения: допустимой скорости движения vдоп. =82 км/ч.

9. Определение времени хода поезда способом равномерных скоростей

Определение времени хода поезда способом равномерных скоростей основано на предположении о равномерном движении поезда по каждому элементу профиля. При этом скорость равномерного движения на каждом элементе спрямленного профиля определяется по диаграмме удельных равнодействующих сил для режима тяги.

Для подъемов более крутых, чем расчетный, величину равномерной скорости принимают равной расчетной скорости .

На спусках, когда равномерная скорость, определенная по диаграмме удельных сил для режима тяги, получается выше наибольшей допустимой скорости движения, принимается равномерная скорость, равной минимально допустимой.

К времени хода по перегонам, полученному при расчете этим способом, следует добавлять 2 мин. на разгон и 1 мин. на замедление в каждом случае, когда имеется трогание и разгон поезда на станции и остановка его на раздельном пункте участка. Все расчеты рекомендуется свести в таблицу, составленную по форме табл. 4.

Время хода поезда по участку А - Е при движении с остановкой на станции К

Время, хода поезда по участку А - Е при движении без остановки на станции К

Расчет времени хода способом равномерных скоростей

Таблица 4

Номера элементов спрямленного профиля	Длина элементов	Крутизна уклона, ‰		мин/км	мин	Время на разгон и замедление, мин
1	1,7	-2,0	76	0,78	1,34	2 (ст. А)
2	3,2	-2,0	76	0,78	2,52
3	1,6	0,0	82	0,73	1,17
4	1,85	+12,5	24	2,5	4,62
5	0,5	+3,5	50	2,5	0,6
6	6,8	+10,0	24	2,5	17,0
7	1,6	+1,5	75	0,8	1,28
8	0,8	0,0	82	0,73	0,58	3 (ст. К)
9	1,2	-9,0	82	0,73	0,87
10	1,0	-2,0	76	0,78	0,78
11	1,8	+6,0	32	1,87	3,37
12	0,6	+4,5	41	1,46	0,87
13	0,5	0,0	82	0,73	0,36
14	7,375	-7,0	82	0,73	5,39
15	3,75	-0,66	82	0,73	2,74
16	1,7	+2,0	66	0,9	1,54
17	1,6	0,0	82	0,73	1,17	1 (ст. Е)

Время хода поезда по участку А - Е при движении с остановкой на станции К

мин.

Время, хода поезда по участку А - Е при движении без остановки на станции К

мин.

Список использованных источников

1. Гребенюк П. Т. Тяговые расчеты: Справочник / П.Т. Гребенюк, А.Н. Долганов, А.И. Скворцова; под ред. П.Т. Гребенюка. - М.: Транспорт, 1987.

2. Осипов С.И. Теория электрической тяги: учеб. для ВУЗов ж.-.д. трансп./ под ред. С. И. Осипова. - М.: Маршрут, 2006 - 436 с.

3. Теория локомотивной тяги: учеб. для ВУЗов ж.-д. трансп. / В. Д. Кузьмич, В. С. Руднев, С. Я. Френкель. - М. : Маршрут, 2005 - 448 с.

Размещено на Allbest.ru

...