Тягові розрахунки руху поїздів

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Зміст

Вихідні дані

Вступ

1. Аналіз та спрямлення профілю ділянки

2. Розрахунок маси складу та її перевірки

2.1 Розрахунок маси складу

2.2 Перевірка маси складу на можливість подолання інерційного підйому

2.3 Перевірка маси складу на можливість рушання з місця на роздільних пунктах

2.4 Перевірка маси складу по довжині приймально-відправних колій

3. Побудова діаграм питомих рівнодійних сил

4. Розв'язок гальмової задачі

5. Побудова кривих швидкості та часу руху поїзда

6. Визначення часу руху поїзда способом рівномірних швидкостей

7. Побудова струмових діаграм

8. Перевірка електричних машин на нагрівання

Висновок

Список використаних джерел

Вихідні дані

1.Розрахункові характеристики локомотива

1.1.Серія локомотива ВЛ8

1.2.Розрахункова сила тяги Fкр, Н 392400

1.3.Розрахункова швидкість vр,км/год 20,0

1.4.Розрахункова маса P,т 240

1.5.Конструкційна швидкість vк ,км/год 100

1.6.Сила таги при рушанні з місця Fкруш,Н 700434

1.7.Довжина локомотива lл,м 36

1.8.Число рушійних колісних пар 12

2.Відомості про склад поїзду

2.1.Склад потягу за масою,%:

восьмивісні вагони 18

чотиривісні вагони 82

2.2.Середня маса вагонів бруто, т

восьмивісні вагони 164

чотиривісні вагони 84

2.3.Гальмові вісі у складі, % 98

2.4.Довжина приймально-відправних колій lпвк, м 1050

2.5.Гальмові колодки чавунні

3.Номер вихідного профіля 18

ВИХІДНИЙ ПРОФІЛЬ ДІЛЯНКИ

№ елемента	Довжина ділянки, м	Крутість схилів, ‰	Криві (радіус/довжина, м) та станції
1	1800	0,0	Ст.Ч
2	1500	-2,0
3	7400	-7,0
4	1250	-9,0
5	800	0,0
6	1200	5,5	R=1000;S=500
7	500	4,5	R=700;S=400
8	400	0,0
9	800	-4,0	R=900;S=250
10	1000	0,0
11	1800	1,5	Ст.Ц
12	500	0,0
13	450	-2,0	R=1200;S=200
14	500	-4,0	R=1500;S=500
15	600	0,0
16	1750	10,0
17	6800	8,0
18	800	3,0
19	250	0,0
20	1400	-1,5
21	2000	-0,5	Ст. Х

Вступ

Зміст теорії тяги поїздів та її прикладної частини - тягових розрахунків становлять такі питання, як обрання типу локомотива та його основних параметрів, розрахунок оптимальної маси складу, режимів водіння поїздів, витрат енергоресурсів та мастила, обґрунтування вимог до вагонного та колійного господарств з точки зору зменшення опору руху поїзда [2].

Розв'язок цих питань є основою для складання графіка руху поїздів, встановлення пропускної та провізної спроможності ділянки, розрахунків щодо розміщення роздільних пунктів, складів палива, пунктів екіпірування, меж блок-постів. локомотив електричний тяговий

Методи тягових розрахунків, що засновані на застосуванні основних засад теоретичної механіки, чисельних методів та обробки експериментальних даних, регламентуються «Правилами тягових розрахунків для поїздної роботи» [1].

У даній роботі ставиться задача провести тягові розрахунки для ділянки Ч-Х із заданим профілем, характеристиками локомотиву та рухомого складу, для чого необхідно:

-провести аналіз та спрямлення заданого профіля

-розрахувати масу складу та провести її перевірку

-розв'язати гальмову задачу II типу

-побудувати діаграми питомих рівнодійних сил і по них криву залежності швидкості руху поїзда від шляху

-по кривій швидкості руху побудувати криві часу та струму в функції шляху

-розрахувати витрати енергоносіїв

-встановити найбільш оптимальний варіант керування поїздом.

1. Аналіз та спрямлення профілю ділянки

Аналізуючи заданий профіль ділянки, необхідно визначити величину розрахункового підйому - найбільш важкого для руху у даному напрямку елемента, на якому швидкість руху має спасти до розрахункової, що відповідає розрахунковій силі тяги локомотива. За розрахунковий можна було б прийняти підйом 18-го елемента з крутістю i = 10 ‰ , однак цьому підйому передують легкі елементи профілю: спуски та площадка, і цей підйом може бути подоланий за рахунок накопиченої кінетичної енергії. Тоді такий підйом називається швидкісним, або інерційним, і за розрахунковий приймаємо затяжний підйом

ір =і=8 ‰

Крім того, необхідно визначити найбільш крутий спуск на даній ділянці, який очевидно дорівнює і6 =-9 ‰.

Для полегшення тягових розрахунків та зменшення їх об'ємів профіль даної ділянки необхідно спрямити. Спрямлення профілю полягає у заміні елементів різного профілю одним елементом, довжина якого sc

(1.1)

де s1 , s2 , …, sn - довжини спрямлюваних елементів,

і крутість якого і`c

(1.2)

де і1, і2,..., іn - крутості спрямліваних елементів.

Спрямленню не підлягають елементи різного профілю (площадка може спрямлюватися як з підйомом, так і з спуском), розрахунковий та інерційний підйоми, максимальний спуск, а також елементи, на яких розташовані станції.

Для того, щоб подальші розрахунки були достатньо точними, необхідно виконувати перевірку можливості спрямлення для кожного і-го елемента за формулою

(1.3)

де si - довжина спрямлюваного елемента, м,

Діі - абсолютна величина різниці між уклонами спрямлюваного елемента та елемента, що перевіряється, ‰.

Якщо ж на спрямлюваній ділянці розташована крива, то опір від неї уявляється як опір від відповідного фіктивного підйому, крутість якого і``c

(1.4)

де sкрi , Ri - відповідно довжина та радіус і-ї кривої у межах спрямлюваної ділянки, м.

Отже, сумарна крутість спрямлюваної ділянки з урахуванням фіктивного підйому від кривої

(1.5)

Так, перевіремо можливість спрямлення елементів 6 та 7 вихідного профілю.

і=5,5 ‰ s=1200 м

i=4,5 s=500 м

м

‰

‰

м перевірка вдовільняється

м перевірка вдовільняється

Отже крутість першої ділянки спрямлення і2=5,2 ‰.

На 9-ій ділянці вихідного профіля розташована крива

sкр=900 м, Rкр=250 м, i`=-4 ‰ ,

тоді сумарний уклон ділянки знайдемо як

‰

‰

Результати спрямлення вихідного профіля ділянки Ч-Х, а також проміжні результати обчислень надано у табл. 1.1.

Таблиця 1 Спрямлення профілю ділянки

№ елемента	Крутість елементів і,‰	Довжина елементів s,м	Криві, м	Довжина спрямленого елемента sс,м	Крутість спрямленого елемента і`с,‰	Фіктивний підйом від кривих і``с,‰	Сумарна крутість спрямленого елемента іс=і`с+і``с,‰	№ спрямленого елемента
			Радіус Rкр	Довжина sкр
1	0,0	1800							1
2	-2,0	1500							2
3	-7,0	7400							3
4	-9,0	1250							4
5	0,0	800							5
6	5,5	1200	1000	500	1700	5,2	0,4	5,6	6
7	4,5	500	700	400
8	0,0	400							7
9	-4,0	800	900	250	1800	-1,8	0,1	-1,7	8
10	0,0	1000
11	1,5	1800							9
12	0,0	500			2050	-1,4	0,2	-1,2	10
13	-2,0	450	1200	200
14	-4,0	500	1500	500
15	0,0	600
16	10,0	1750							11
17	8,0	6800							12
18	3,0	800			1050	2,38			13
19	0,0	250
20	-1,5	1400							14
21	-0,5	2000							15

2. Розрахунок маси складу та її перевірка

2.1 Розрахунок маси складу

Маса складу є одним з найважливіших показників роботи залізничного транспорту. Оптимальне збільшення маси складу дозволяє підвищити провізну спроможність залізничного транспорту, знизити собівартість перевезень. Тому масу складу визначають, виходячи з повного використання тягових можливостей локомотива.

Для встановленого розрахункового підйому маса складу в т становить

(2.1)

де Fкр - розрахункова сила тяги локомотива, Н,

P - розрахункова маса локомотива, т,

w`o - основний питомий опір локомотива, Н/кН,

w``o - основний питомий опір складу, Н/кН,

іp - крутість розрахункового підйому, ‰ ,

g - прискорення вільного падіння.

Величини w`o та w``o обчислюються для розрахункової швидкості локомотива vp за формулою

, (2.2) (2.3)

де б, в - відповідно частки 4- та 8-вісних вагонів у складі за масою, за завданням б=0,87, в=0,13, w``04 - основний питомий опір 4-вісних навантажених вагонів на підшипниках котіння, Н/кН

 (2.4)

w``08 - основний питомий опір 8-вісних навантажених вагонів, Н/кН

(2.5)

q04, q08 - маса, що припадає на одну колісну пару відповідно 4- та 8-вісного навантаженого вагона, т/вісь

(2.6)

де q4, q8 - маса брутто відповідно 4- та 8-вісного навантаженого вагона, т, за завданням q4=76 т, q8=160 т.

Обчислимо масу складу, що його може вести тепловоз ВЛ8 масою P=184 т з розрахунковою силою тяги Fкр=456150 Н по розрахунковому підйомі ір=8 ‰.

Н/кН

т/вісь

т/вісь

Н/кН

Н/кН

Н/кН

т

Отриману таким чином масу складу округлюємо до цілих і приймаємо Q=4800 т.

2.2 Перевірка маси складу на можливість подолання інерційного підйому

При наявності на ділянці підйому, крутішого за розрахунковий, але меншої довжини, якому передують легкі елементи профілю (інерційний підйом, елемент №16 вихідного профілю)

іпр=і16=10 ‰

необхідно виконати перевірку отриманої маси складу на можливість надійного подолання цього підйому за рахунок накопиченої раніше кінетичної енергії.

Перевірка виконується за формулою

(2.7)

де vп - швидкість на початку інерційного підйому, км/год, приймаємо vп=80 км/год,

vк - швидкість у кінці інерційного підйому, км/год, приймаємо

vк =vр=20 км/год.

Питому силу тяги fкср та питомий опір wкср приймаємо у межах обраного інтервалу зміни швидкості [vп ;vк] сталими і рівними їх значенням при середній швидкості на інтервалі

,

що обчислюються за формулами

(2.8)

Значення Fкср визначається за тяговою характеристикою локомотива у [1] (додаток Б) для середньої швидкості, значення w`0ср ,w``0ср обчислюються для середньої на інтервалі швидкості за формулами (2.2)-(2.6).

Якщо отримане за формулою (2.7) значення S не буде меншим, ніж довжина інерційного підйому Sпр, то робиться висновок, що поїзд із обчисленою масою може подолати інерційний підйом за рахунок накопиченої кінетичної енергії.

Обчислимо значення S, враховуючи Sпр=1250 м.

км/год

Fкср=250155 Н

Н/кН

Н/кн.

Н/кН

Н/кН

Н/кН

Н/кН

м.

Очевидно, що

Sпр=1250<3874?4=S,

Тобто інерційний підйом із крутістю іпр=10 ‰ може бути подоланий поїздом із розрахованою масою складу.

2.3 Перевірка маси складу на можливість рушання з місця на роздільних пунктах

Розраховану масу складу необхідно перевірити також на можливість взяття її локомотивом з місця на роздільному пункті. Перевірка виконується для найбільш складного випадку - для станції, колії якої мають найбільший уклон у напрямку руху. Очевидно, на даній ділянці слід досліджувати уклон іруш=0,5 ‰.При перевірці маса складу, т, що його локомотив може зрушити з місця, обчислюється за формулою

(2.9)

де Fкруш - сила тяги локомотива при рушанні з місця, Н, Fкруш=595450 Н,

іруш - крутість найскладнішого для рушання станційного елемента профілю, ‰ ,

wруш - питомий опір поїзда при рушанні з місця, Н/кН

, (2.10)

де wк руш4, wкруш8 - питомий опор при рушанні з місця відповідно для 4- та 8-вісних навантажених вагонів (на підшипниках котіння), Н/кН

(2.11)

де q0 - маса, що припадає на одну колісну пару 4- та 8-вісного навантаженого вагона, Н/кН.

Якщо знайдена таким чином маса складу буде перевищувати розраховану за формулою (2.1), то поїзд може бути взято одним локомотивом з місця на станції з найскладнішим профілем.

За формулою (2.6) q04=19 т/вісь, q08=20 т/вісь.

Н/кН

Н/кН

Н/кН

т

Оскільки

Qруш=23434>4800= Q,

то можна зробити висновок, що отримана складу розрахованої маси може бути зрушено з місця на роздільному пункті з найскладнішим профілем одним локомотивом.

2.4 Перевірка маси складу по довжині приймально-відправних колій

Крім виконаних перевірок розрахованої маси складу необхідно ще перевірити, чи зможе поїзд із даною масою складу розташуватися на корисній довжині приймально-відправних колій станції, яка за завданням дорівнює lпвк=1050 м. Для цього розраховують довжину в м поїзда з отриманою масою за формулою

, (2.12)

де lл - довжина локомотива, м, за завданням lл=28 м,

15, 20, 10 - відповідно довжина 4- та 8-вісного вагона та запас довжини на неточність встановлення, м,

m4, m8 - кількість відповідно 4- та 8-вісних вагонів у складі поїзда

(2.13)

які треба округлити до цілих.

Якщо обчислена довжина поїзда не буде більша за довжину приймально-відправних колій станції, то робиться висновок про те, перевірка вдовільняється.

Розрахуємо довжину поїзда, склад якого має масу Q=4800 т.

м

Очевидно, що ln=1200>934,4=lпок,

звідки випливає, що поїзд із розрахованою масою складу може розташувавтися у межах корисної довжини приймально-відправних колій станцій.

3. Побудова діаграм питомих рівнодійних сил

Рух поїзда з локомотивом, що має відомі тягові характеристики, та складом з розрахованою масою по прямій горизонтальній ділянці колії характеризується питомими рівнодійними силами, що діють на поїзд. Розрізняють три режиму ведення поїзда, кожен з яких характеризується своїми силами:

1) режим тяги fк - w0=f1(v);

2) режим холостого ходу (вибіг) w0Х=f2(v);

3) режим гальмування :

службове регулювальне -(w0Х+0,5bТ)=f3(v);

екстрене -(w0Х+bТ)=f4(v).

Залежності питомих рівнодійних сил від швидкості можуть бути надані у табличній або графічній формах.

Питомі рівнодійні сили обчислюються для швидкостей від 0 до конструктивної через 10 км/год, включаючи швидкість переходу на автоматичну характеристику. Для цих швидкостей встановлюють значення сили тяги Fк у Н по [1], при цьому при v=0 приймаємо

Fк =Fкруш.

Питому силу тяги fк у Н/кН визначають як

(3.1)

Основний питомий опор руху поїзда у режимі тяги визначається у Н/кН як

(3.2)

де w`0 , w``0 - обчислюються за формулами (2.2)-(2.5).

Основний питомий опор руху поїзда у режимі холостого ходу визначається у Н/кН як

(3.3)

де wХ - основний питомий опор локомотива при слідуванні на вибігу, Н/кН

, (3.4)

Величини w`0, w``0, wX обчислюються зазначеним чином починаючи від v=10 км/год; при v=0 вони приймаються рівними своїм значенням при v=10 км/год. Питомі гальмові сили обчислюються у Н/кН наступним чином

(3.5)

де цкр - розрахунковий коефіцієнт тертя гальмових колодок о колесо, при даних чавунних колодках дорівнює

(3.6)

 - розрахунковий гальмовий коефіцієнт складу, Н/кН

(3.7)

де п4, п8 - кількість осей відповідно в групах 4- та 8-вісних вагонів складу,

п4=4m4, n8=8m8, (3.8)

m4,m8 - обчислено за формулою (2.13),

kp4,kp8 - розрахункові сили натискання гальмових колодок відповідно на вісь 4- та 8-вісного вагона, при чавунних колодках приймаємо kp4=kp8=68,5 т/вісь,

у - частка гальмових осей у складі, за завданням у =0,96.

Розрахована таблиця питомих рівнодійних сил наведена у табл.3.1.

Для побудови діаграми питомих рівнодійних сил необхідно по функціональних шкалах відкласти отримані точки у наступних мірилах (згідно з [1]): питомі сили 1 Н/кН - 6 мм, швидкість 1 км/год - 1 мм, та сполучити ці точки плавними кривими. Отримана таким чином діаграма питомих рівнодійних сил наведена на рис. 3.1.

4. Розв'язок гальмової задачі

При виконанні даної роботи необхідно розв'язати гальмову задачу другого типу, тобто по заданих кінцевій vк=0 швидкості, крутості спуску іс=-9 ‰ , на якому треба зупинити поїзд, гальмовому шляху sг (для спусків крутістю більше -6 ‰ довжина гальмового шляху, згідно з [1], sг=1200 м) та розрахунковому гальмовому коефіцієнту =0,35 встановити величину максимально припустимої швидкості на цьому спуску vп, такої, щоб поїзд, почавши гальмувати від цієї швидкості міг зупинитися у межах гальмового шляху.

Повний (розрахунковий) гальмовий шлях дорівнює

(4.1)

де sп - шлях підготовки гальмів, потягом якого гальма умовно вважаються недіючими, м,

sд - дійсний гальмовий шлях, протягом якого поїзд рухається під дією гальмової сили - (w0X+bT), м.

Підготовчий гальмовий шлях

(4.2)

де vп - швидкість на початку гальмування, км/год,

tп - час підготовки гальм до дії, с, для складу з осністю n4+n8=220+32=252 вісі дорівнює

(4.3)

де bT - питома гальмова сила при початковій швидкості.

Умовно вважаючи швидкість на початку гальмування vп=100 км/год, маємо за формулами (3.5), (3.6)

Н/кН

м

На координатній площині залежності швидкості v від шляху s (мірили, згідно з [1], 1 км - 240 мм, 1 км/год - 2 мм) по двох точках при v=0 (тоді й s=0) і при v=100 км/год (s=sп100) будуємо залежність швидкості від підготовчого гальмового шляху (рис 4.1).

Графічну залежність vд=f(s) будуємо у тих самих мірилах наступним чином (див. рис. 4.1). Спочатку ліворуч графіка v=f(s) будуємо залежність v=f(-w0X -bT)(мірило, згідно з [1], 1 Н/кН - 2 мм). На цьому графіку визначаємо полюс побудови

-(w0X+bT)=іс=-9 Н/кН.

Далі, задаючися проміжками приросту швидкості (згідно з [1], до 50 км/год через 5 км/год, далі через 10 км/год), встановлюємо середину цього проміжку і сполучаємо отриману точку з полюсом побудови прямою. До першої такої прямої встановлюємо перпендикуляр з точки s=1200 м на графіку v=f(s) і проводимо його з цієї точки до перетину з ординатою першого проміжку приросту швидкості v=5 км/год. Отримуємо точку 1. Аналогічно будуємо другу пряму, і встановлюємо перпендикуляр до неї вже з точки 1, який проводимо до перетину з ординатою v=10 км/год. Отримуємо таким чином точку 2. Подальшу побудову продовжуємо до перетину з прямою підготовчого гальмового шляху

vп=f(s).

Точка перетину функціональних залежностей

vп=f(s) та vд=f(s)

дає шукану початкову швидкість vп.

Отримана ламана лінія 1-14 визначає уповільнений рух поїзда під дією гальмових сил -(w0X+bT), що почав гальмування зі швидкості vп= 80,25 км/год і зупинився наприкінці дозволеного гальмового шляху.

За результатами розв'язку гальмової задачі приймаємо гранично припустиму швидкість на спуску іс=-9 ‰ рівною vприп=80 км/год, підготовчий гальмовий шлях становить sп= 340 м, дійсний гальмовий шлях складає sд=860 м.

5. Побудова кривих швидкості та часу руху поїзда

Залежність швидкості руху поїзда від шляху виражає крива швидкості, що будується на основі заданого профілю ділянки та розрахованих у розділі 3 діаграми питомих рівнодійних сил. При побудові поїзд умовно вважається матеріальною точкою, в якій зосереджена вся його маса і яка знаходиться приблизно в середині довжини поїзда.

Побудову починаємо з точки v=0 на вісі станції Ш. Діаграму питомих рівнодійних сил слід розташувати відносно аркушу з профілем так, що лінія абсцис діаграми співпадала з лінією s профілю. На діаграмі питомих рівнодійних сил позначаємо полюс побудови - точку на вісі питомих рівнодійних сил, координата якої чисельно дорівнює уклону першої ділянки в ‰. Далі необхідно задатися прирощеннями швидкості, які обирають наступним чином:

для режиму тяги Дv=10 км/год до виходу на автоматичну характеристику і Дv=5 км/год після виходу,

для режиму вибігу Дv=10 км/год,

для режиму службового гальмування Дv=5 км/год для швидкостей менше 50 км/год і Дv=10 км/год - для швидкостей більших 50 км/год.

Обравши приріст швидкості, встановлюємо питому рівнодійну силу в режимі тяги, що відповідає середній швидкості приросту швидкостей від початкової до кінцевої. Сполучаємо цю точку і полюс побудови лінією і встановлюємо перпендикуляр до цієї лінії з точки, що відповідає початковій швидкості на профілю і проводимо його до перетину з ординатою, що дорівнює кінцевій швидкості проміжку. Аналогічно будуємо залежність швидкості руху поїзда від шляху далі, задаючися наступними приростами швидкостей.

Якщо при обраному прирості швидкості крива виходить за межі ділянки попереднього профілю, то приріст варто підібрати так, щоби ордината кінцевої швидкості та лінія швидкості руху перетнулися на граничній абсцисі ділянки даного профілю. Режими руху поїзда варто обирати з урахуванням якповнішого використання тягових можливостей локомотиву, використання спусків та площадок для накопичення кінетичної енергії та її використання на складних елементах профілю, недопущення спадання швидкості нижче розрахункової, якнайменшого часу прямування перегоном тощо. При цьому враховується необхідність проби гальм на ефективність дії на легкім елементі профілю, що передує затяжному спуску (згідно з [1] зниженням швидкості на 15-20 км/год), а також недопущення перевищення швидкості по стрілках станції більше 50 км/год. Побудову кривої залежності часу руху поїзда від шляху провадимо наступним чином. Відклавши від осі першої станції на відстані Д=30 мм пряму, і задаючися прирощеннями швидкості по кривій швидкості, відкладаємо на цій прямій у мірилі значення середньої швидкості. Сполучивши отриману точку з нулем, проводимо перпендикуляр до цієї прямої через точку кривої часу, що відповідає початковій швидкості проміжку та до перетину з абсцисою точки кривої швидкості, що відповідає кінцевій швидкості проміжку (мірило часу приймаємо, згідно з [1], 1 хв - 10 мм). Наростаючу криву часу обриваємо по досягненні часу 10 хв (100 мм на графіку). За кривою часу встановлюємо часи ходу поїзда по перегонах та по ділянці ( для графіку руху приймаються значення часу, округлені до цілих хвилин). Такі розрахунки за першим варіантом наведено в табл.

Таблиця 2 Час ходу поїзда по перегонах

Перегони	Довжина, км	Час ходу, хв
		за розрахунком	прийнятий для графіка руху
Х-Ц	16,7	20	20
Ц-Ч	15	17,8	18
По ділянці	31,7	37,8	38

Технічна швидкість руху поїздів на ділянці в км/год дорівнює

(5.1)

де Lділ - довжина ділянки (відстань між осями станцій ділянки), км,

tділ - час ходу поїзда по ділянці, хв.

км/год

Таблиця 3

Перегони	Довжина, км	Час ходу, хв
		за розрахунком	прийнятий для графіка руху
Х-Ц	16,7	20	20
Ц-Ч	15	25	25
По ділянці	31,7	45	45

Технічна швидкість руху поїздів на ділянці в км/год дорівнює

де Lділ - довжина ділянки (відстань між осями станцій ділянки), км,

tділ - час ходу поїзда по ділянці, хв.

км/год

6. Визначення часу руху поїзда способом рівномірних швидкостей

Спосіб полягає в тому, що швидкість руху поїзда на кожній ділянці спрямленого профілю приймається рівномірною рівною швидкості, що встановилася на цій ділянці і визначеною для режиму тяги. На підйомах крутіших за розрахунковий рівномірною приймається розрахункова швидкість. Максимальною приймають швидкість встановлену в результаті розв'язку гальмової задачі (або за іншим обмеженням).

До часу ходу, розрахованому таким чином (табл.), слід додати 2 хв на розгін та 1 хв - на уповільнення.

Таблиця 4 Розрахунок часу ходу способом рівномірних швидкостей

№ п/п	Довжина елементу s, км	Крутість уклону i, ‰	vpівн, км/год	хв/км	хв	Час на розгін та уповільнення, хв
1	2	3	4	5	6	7
1	900	0,0	80	0,75	0,7	2
2	1500	-2,0	80	0,75	1,1
3	7400	-7,0	80	0,75	5,6
4	1250	-9,0	80	0,75	0,98
5	800	0,0	80	0,75	0,6
6	1700	5,6	54	1,1	1,9
7	400	0,0	80	0,75	0,3
8	1800	-1,7	80	0,75	1,4
9	1800	1,5	70	0,86	1,5
10	2050	-1,2	80	0,75	1,5
11	1750	10,0	43,3	1,4	2,5
12	6800	8,0	43,3	1,4	9,5
13	1050	3,0	63	0,95	1
14	1400	-1,5	80	0,75	1,05
15	100	-0,5	80	0,75	0,75	1

Отож загальний час руху по ділянці, розрахований способом рівномірних швидкостей, дорівнює

хв.

7. Визначення витрат електроенергії електровозом постійного струму

При розрахунках витрат електроенергії використовують діаграми

Іе=f(S) і t=f(S).

Розрахунки виконують шляхом підсумовування витрат енергії за окремі проміжки часу:

(7.1)

де Ue = 3000 В - напруга на струмоприймачі електровоза;

Іесер - середнє значення струму для відрізку кривої Іе=f(S), в межах якого величину струму можна прийняти постійною і рівною півсумі струмів на початку і наприкінці вказаного відрізку, А;

Дt - відповідний проміжок часу, під час якого величина струму приймається постійною, хв.

Усі розрахунки щодо визначення витрат електроенергії слід

звести в таблицю 6-7.

Для визначення повної витрати електроенергії необхідно до витрат енергії на переміщення потяга додати витрати електроенергії на власні потреби електровоза (на роботу допоміжних машин, живлення ланцюгів управління, освітлення і опалювання). Їх визначають по середній споживаємій для цієї мети електроенергії і повному часі роботи електровоза.

Витрати електроенергії на власні потреби електровоза в кВт•г:

(7.2)

де r - середні витрати електроенергії на власні потреби електровоза в одиницю часу, кВт•г/хв.;

t=t1+t2

- повний час роботи електровоза на заданій ділянці, хв.

Повні витрата електроенергії електровозом на заданій ділянці в кВт•г:

(7.1)

Питомі витрати електроенергії в Вт•год/ткм, підраховують за формулою:

(7.2)

де Q - маса складу;

L - довжина дільниці, для якої виконані тягові розрахунки, км.

Для першого варіанта:

Таблиця 5 Розрахунки витрат електроенергії

№ відрізка	Іеі, А	Іеі+1, А	Іеі,і+1, А	Проміжок часу Дt, хв	Іесер•Дt, А•хв
0-1	550	500	525	0,5	262,5
2-3	1020	980	1000	0,6	600
4-3	1960	1920	1940	0,7	1358
5-6	1920	1900	1910	0,5	955
7-8	1900	1500	1700	0,89	3213
8-9	1500	1295	1398	0,01	1411,9
9-10	1295	1100	1198	0,40	479,2
10-11	110	1000	1050	0,75	787,5
11-12	1000	920	960	0,30	288
12-13	920	1000	960	0,15	144
13-14	1000	1100	1050	0,25	262,5
14-15	1100	1295	1198	0,15	179,7
15-16	1295	1500	1398	0,25	349,5
16-17	1500	1900	1700	0,45	765
17-18	1900	2150	2025	0,20	405
18-19	2150	2150	2150	0,25	537,5
19-20	2150	2150	2150	8,15	17522,5
20-21	2150	1550	1850	0,65	1202,5
				?(Іесер•Дt), А•хв	30723,3

Для другого варіанта:

Таблиця 6 Розрахунки витрат електроенергії

№ відрізка	Іеі, А	Іеі+1, А	Іеі,і+1, А	Проміжок часу Дt, хв	Іесер•Дt, А•хв
0-1	550	500	525	0,5	262,5
2-3	1020	980	1000	0,6	600
4-5	1960	1920	1940	0,7	1358
5-6	1920	1900	1910	0,5	955
7-8	1900	1500	1700	1,89	3213
8-9	1500	1295	1398	1,01	1411,9
9-10	1295	110	1198	0,40	479,2
10-11	1150	1300	1225	2,3	2817,5
11-12	1300	1850	1575	2,1	3307,5
12-13	1850	2050	1950	1,5	2925
13-14	2050	2050	2050	3,9	7995
14-15	2050	2050	2050	3,85	7892,5
15-16	2050	2050	2050	5,5	11275
16-17	2050	1550	1800	0,7	1260
				?(Іесер•Дt), А•хв	45752,1



Побудова струмових діаграм

Струмова діаграма

Iг=f(s)

являє собою залежність струму генератора тепловоза від шляху, що його він пройшов. Побудова проводиться по струмовій характеристиці локомотива

Iг=f(v),

наведеній в [1], та кривій швидкості

v=f(s)

шляхом відкладання значення струму у довільному мірилі для зламів кривої швидкості.

Струмова характеристика має кидки струму при переходах з повного поля збудження на першу ступінь послабленя поля та з першої на другу ступінь, що повинно знайти відображення на струмовій діаграмі (див. рис. 5.1, 5.2). Різкі зміни струму при прямих та зворотних переходах відбуваються при неоднакових швидкостях.

8. Перевірка електричних машин на нагрівання

Під час роботи електричні машини тепловозів (тягові генератори або електродвигуни) нагріваються від електричного струму, що проходить через їхні частини в залежності від навантаження і тривалості роботи. Важливо визначити максимальну температуру цього нагрівання для того, щоб встановити, чи витримають електричні машини із певним класом ізоляції такий нагрів без руйнування. При цьому визначають перевищення ф абсолют-ної температури нагрівання tн над температурою оточуючого повітря tнп - перегрів:

(8.1)

Для заданого типу локомотива ВЛ8 на нагрівання перевіряють тягові електродвигуни.

Розрахунок проводять за кривими часу і струму генератора. Значення струму тягового електродвигуна визначають діленням певних значень струму генератора на 6 (число паралельно з'єднаних гілок з'єднання електро-двигунів). Для певного приросту струму встановлюють середню величину струму Iг і час змінення струму Дt. Тоді перегрів визначають за формулами:

при нагріванні

(8.2)

при охолодженні (тобто при відсутності струму)

(8.3)

де - температура перегріву, що встановилася б при тривалості навантаження, оС,

Т - теплова постійна часу, хв,

- початковий для даного моменту часу перегрів, оС.

Значення та Т складають теплові характеристики електричних машин і наведені у [1].

При розрахунках інтервали приросту струму необхідно обирати, дотримуючися умови

(8.4)

Висновок

При виконанні даної роботи було проведено тягові розрахунки для ділянки з локомотивною тягою за двома варіантами ведення поїзда, для чого було: проаналізовано профіль ділянки і визначено розрахунковий підйом, за розрахунковим підйомом визначено масу складу і проведено її перевірки, всі з яких вдовільнилися, за обчисленою масою складу розраховано таблицю питомих рівнодійних сил, за якою та за спрямленим профілем було побудовано криві швидкості та часу руху, перевірено електричні машини на нагрівання (перевірка вдовільнилася) та розраховано витрати палива за обома варіантами.

За порівнянням варіантів ведення поїзда перший визначено як найбільш раціональний ніж другий, але другий варіант за часом на 3 хв. менший.

Застосування Mathcad дозволяє робити не тільки чисельні розрахунки, але і будувати графіки зміни швидкостей і часу при русі поїзда по заданому профілю колії. Mathcad дозволяє робити багато варіантів, робити аналіз і вибирати кращий.

Список використаних джерел

1. Правила тяговых расчетов для поездной работы. - М.: Транспорт, 1985. - 288 с.

2. Бабичков А.М., Гурский П.А., Новиков А.П. Тяга поездов и тяговые расчеты. - М.: Транспорт, 1971. - 280 с.

3. Осипов С.И., Миронов К.А., Ревич В.И. Основы локомотивной тяги. - М.: Транспорт, 1979. - 440 с.

4. Деев В.В., Ильин Г.А., Афонин Г.С. Тяга поездов. - М.: Транспорт, 1987. - 264 с.

5. Тепловоз 2М62. Экипажная часть, электрическое и вспомогательное оборудование./ Филонов С.П., Зиборов А.Е., Разумейчик В.В. и др. - М.: Транспорт, 1987. - 184 с.

6. Хуторянский Н.М. Подвижной состав и тяга поездов. Задание на курсовую работу. - М.: ВЗИИТ, 1991 - 52 с.

7. Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни «Рухомий склад і тяга поїздів». - Х.: ХарДАЗТ, 2001. - 38 с.

Размещено на Allbest.ru

...