Основы тяги поездов

Размещено на http://www.allbest.ru/

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Характеристики тепловоза 2ТЭ10Л (две секции):

vр, км/ч	Fкр, Н	lл, м	Fктр, Н	mл, т	Р, кН	V констр, км/ч	Тип тягового электродвигателя	Класс изоляции тяговых электродвигателей
23,4	496500	34	750500	260	2550	100	ЭД107А	В

Состав сформирован из вагонов на подшипниках качения, где:

4х - осные вагоны, масса брутто - 84 т, весовая доля - 25%;

8ми - осные вагоны, масса брутто - 167 т;весовая доля -75%.

Колодки - чугунные. Путь - звеньевой. Полезная длина приемо-отправочных путей: 1250 м.

Введение

Теория локомотивной тяги - научная дисциплина, которая предназначена для решения важнейших для железнодорожного транспорта вопросов:

выбор типа локомотива и его основных параметров;

расчет массы состава, расчет времени хода поезда по перегону;

определение рациональных режимов вождения поездов;

расчет тормозов;

определение расхода топлива (электроэнергии, воды).

Решение данных вопросов служит для составления графиков движения поездов, определения пропускной и провозной способности, расчетов по размещению остановочных пунктов (тяговых подстанций, складов топлива, локомотивного парка).

скорость подъем поезд топливо

1. Конструкция и принцип действия локомотива

Тепловоз 2ТЭ10Л был построен в городе Ворошиловград на заводе им. «Октябрьской революции» в 1976-1977 годах. Но впервые тепловозы этой серии был спроектирован и построен в 1962 году. Все оборудование установленное на тепловозе аналогично тем что устанавливались на заводе имени «В.А. Малышева» в г. Харьков.Серию можно расшифровать как двухсекционный тепловоз с ЭПМ, десятый тип, Луганское исполнение.

У тепловоза 2ТЭ10Л одинаковые расстояние между шкворнями и осями автосцепок СА-3 с тепловозом ТЭЗ.

Конструкция тепловоза предусматривает использование две трехосные тележки и передачу тяговых и тормозных усилий через центральные шкворни, а также используется двухточечное рессорное подвешивание тепловоза. На каждую из точек подвешивания приходится два комплекта пружин цилиндрических и по комплекту рессорного подвешивания, которые в свое время соединяются балансирами. Рама тепловоза - цельнолитая.

На локомотиве используются такие устройства:

кран машиниста №394;

вспомогательного тормоза №254; Воздухораспределители №270;

дизель типа 10Д100;

генератор ГП-311Б;

тяговый электродвигатель ЭД-118А.

На каждой из секций установлено по шесть тяговых электродвигателей и соединенных параллельно. Мощность каждого из ТЭД равняется 305 кВт и силой тока 720 А.



Рисунок 1. Расположение оборудования на тепловозе 2ТЭ10Л: 1 - пульт управления; 2 - вентилятор охлаждения генератора тягового; 3 - редуктор вентилятора охлаждения генератора тягового; 4 - генератор тяговый; 5 -дизель; 6 -турбокомпрессор; 7 -патрубок; 8 -вентилятор кузова; 9 -подпятник вентилятора; 10 - колесо вентилятора; 11 - карданный вал; 12 - охлаждающие секции радиаторов; 13 -гидропривод вентилятора; 14 - электродвигатель тяговый; 15 - рама тепловоза; 16 - бак топливный;17 - тележка; 18 - двухмашинный агрегат; 19, 32 - высоковольтные камеры; 20,26 - каналы забора воздуха охлаждения электродвигателей передней и задней тележки; 27 канал забора воздуха охлаждения генератора тягового; 22, 28 -воздухоочистители правый и левый; 23, 30 - редукторы распределительные задний и передний; 24 - фильтр грубой очистки масла; 25 - фильтр тонкой очистки; 27,35 - вентилятора охлаждения электродвигателей тяговых задней и передней тележки; 29 - аккумуляторные батареи; 1 - компрессор; 33 - сидение машиниста; 34 - ручной тормоз

Год постройки 1963-1974

Род службы магистральный, грузовой

Осевая формула 2 (3о-3о)

Мощность, кВт (л.с.) 2х2208 (2х3000)

Скорость конструкционная при диаметре колеса 1050 мм

по кругу катания, км/ч 100

Масса служебная, т 2х130±3%

Нагрузка от колесной пары на рельсы, кН (тс) 212 (21,7)±3%

скорость длительного режима, км/ч 24,0

Сила тяги в длительном режиме, КН(тс) 2х260 (2х26,4)

Исполнение двухсекционный тепловоз, каждая секция с одной кабиной и одним постом управления

Управление тепловозом дистанционное, с любого поста кабины можно управлять двумя секциями

Тип передачи электрическая постоянного тока с жесткими динамическими характеристиками тягового генератора

Тип привода тяговые электродвигатели ЭД107 с опорно-осевой подвеской иодносторонней, одноступенчатой зубчатой передачей к колесным парам

Число ведущих осей 2х6

Тип ударно-тяговых приборов автосцепка САЗ

Габарит 1Т ГOCT 9238-73

Наименьший радиус проходимых кривых, м 125

Максимальная высота от головки рельса до вентилятора кузова, мм 4948

Ширина тепловоза по раме, мм 3080

Длина тепловоза по осям автосцепок, мм 2х16969

Расстояние между шкворнями секции 8600.



Рисунок 2. Тяговая характеристика тепловоза 2ТЭ10Л

2. Расчет веса и массы состава

2.1 Анализ заданного профиля пути

Для расчета весовой нормы состава производим анализ заданного продольного профиля участка железнодорожного пути.

Рисунок 3. Заданный профиль пути

Под расчетным подъемом понимают наиболее трудный для движения в выбранном направлении подъем, на котором локомотив развивает расчетную силу тяги при расчетной скорости движения. Наиболее крутой подъем при большой длине принимают за расчетный. Если же наиболее крутой подъем имеет небольшую протяженность и перед ним расположены элементы с легким профилем пути, позволяющие поезду подойти к нему с большой скоростью, то такой подъем не может быть принят за расчетный, поскольку для его преодоления может быть использована запасенная ранее поездом кинетическая энергия. В этом случае за расчетный принимают меньший по крутизне подъем, но большей протяженности.

Предварительно выбираем подъемы: расчетный ip и скоростной ic:

расчетный подъем i2=+10 ‰, S2=1100 м;

скоростной i18=+12 ‰, S18=800 м.

2.2 Расчет веса и массы состава

Вес состава рассчитывается исходя из условия равномерного движения поезда по расчетному подъему с расчетной скоростью тепловоза

, кН (1.1)

Где - расчетная сила тяги тепловоза,Н;

Р -вес тепловоза, Р=2550 кН;

- основное удельное сопротивление движению тепловоза в режиме тяги, Н/кН;

- крутизна расчетного подъема, 10 ‰;

- основное удельное сопротивление движению вагонов, Н/кН.

Определяем основное удельное сопротивление движению тепловоза в режиме тяги по формуле

(1.2)

где v - расчетная скорость локомотива, vр=23,3 км/ч.

Н/кН

Основное удельное сопротивление движению состава из разнотипных вагонов определяется по формуле

, Н/кН (1.3)

Где , , - процентное содержание однотипных вагонов в составе;

- основное удельное сопротивление движению четырех-, шести- и восьмиосных вагонов соответственно, Н/кН.

Определяем массу приходящуюся на ось вагона:

(1.4)

где q- масса брутто вагона (см. исходные данные).

- для 4х-осн. масса на ось

т,

- для 8ми-осн. масса на ось

т.

Основное удельное сопротивление движению состава от вагонов (на звеньевом мути) найдем по формулам:

Н/кН; (1.5)

; (1.6)

Н/кН. (1.7)

Тогда осн. удельное сопротивление вагонов всего состава

Вес состава

кН.

Масса состава по предварительному расчету

т.

Где g=9,81 м/с, ускорение свободного падения.

3. Проверка веса состава с учетом ограничений по условиям эксплуатации

3.1 Проверка веса состава на преодоление скоростного подъема

Определяем возможность преодоления поездом скоростного подъема с использованием кинетической энергии. Выбранный скоростной подъем (см. п 2.1) i18=+12 ‰, S18=800 м.

В соответствии с ПТР [1], выполняем по формуле

, м (3.1)

Где n - число iх - интервалов изменения скорости от начальной vн (принимаем vн=70 км/ч) до конечной vк=23,4 км/ч, с шагом ?v?10 км/ч;

, - начальная и конечная скорости интервала, км/ч;

- средняя удельная результирующая сила, действующая на поезд в пределах интервала скорости от до , Н/кН.

Удельную силув пределах выбранного интервала изменения скоростей принимаем равной удельной силе при средней скорости интервала, т.е.

(3.2)

Значения , определяем по тяговой характеристике (рис.2), и определяем по среднему значению скорости vcp рассматриваемого интервала

, км/ч (3.3)

Проверяем полученное по формуле (3.1) расстояние больше или равно длине скоростного подъема

S>Sc (3.4)

Таблица 1

v, км/ч	23,4-33	33-43	43-53	53-60
vcp, км/ч	28,2	38,0	48,0	56,5
, Н/кН	2,42	2,71	3,07	3,42
Н/кН	1,39	1,50	1,64	1,78
, Н/кН	13,45	13,57	13,72	13,87
, Н	413775	322000	253350	215750
Н/кН	9,25	7,20	5,66	4,82
	-4,20	-6,37	-8,06	-9,05
S, м	755	354	-497	364
?S=976м

Условие (3.4) выдерживается

S=976 м>Sc=800 м.

Массу состава оставляем прежней кН.

3.2 Проверка веса поезда на трогание с места

Проверяем вес состава на возможность трогания с места на остановочных пунктах по формуле

, кН (3.5)

Где - сила тяги тепловоза при трогании состава с места, Н;

-удельное сопротивление состава при трогании с места, Н/кН;

- крутизна элемента пути на раздельной площадке с которой производится трогание с места, Н/кН;

Удельное сопротивление состава при трогании с места определяется по формуле

, Н/кН (3.6)

Где -удельное сопротивление при трогании с места соответствующих вагонов, Н/кН.

Для вагонов на подшипников качения

, (Н/кН) (3.7)

Где - масса, приходящаяся на одну колесную пару для данной группы вагонов, т/ось (cм. п 2.2).

Вес состава Qтр, полученный по условиям трогания с места, должен быть не менее веса состава Q, определенного по расчетному подъему, т.е.

Qтр?Q (3.8)

, Н/кН

.

Qтр=747950?Q=42018 кН - условие выполняется, поезд сможет преодолеть площадки на раздельных пунктах.

3.3 Проверка веса поезда по длине приемо отправочных путей

Длина поезда lп не должна превышать полезную длину приемо- отправочных путей станции lпоп=1250 м.

lп? lпоп (3.9)

Длину поезда определяем по формуле

(3.10)

Где - длина состава;

- длина локомотива, 41 м;

10 м- запас длины на неточность установки поезда.

Длину состава определяем по формуле

(3.11)

Где , , , - количество однотипных вагонов, шт;

, , - длинна вагонов, м.

Количество однотипных вагонов в составе определяем по формуле

(3.12)

Где ,,-масса одного вагона каждой из группы однотипных вагонов, т.

принимаем 13 вагонов.

вагонов.

принимаем 19 вагонов.

м.

м.

Длина поезда не превышает длину приемоотправочных путей

lп=619? lпоп=1250 м,

Массу состава изменять не нужно.

4. Расчет удельных равнодействующих сил поезда

Для построения диаграммы удельных равнодействующих сил предварительно составляем таблицу 2 для четырех возможных режимов движения поезда по прямом горизонтальному участку:

- для режима тяги fk- w0 = f1(v);

- для режима холостого хода wox = f2(v);

- для режима служебного торможения ;

- для режима полного служебного торможения .

Кроме построения этих зависимостей, расчетные данные таблицы используют при решении тормозной задачи.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Локомотив 2ТЭ10Л;Q=42018 кН, массой т Таблица 2

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
0	750500	1,90	4845	0,95	40074	44919	705581	15,773	2,400	6120	46194	1,033	0,270	89,100	45,583	72,313
5	667000	1,96	4998	0,97	40918	45916	621084	13,884	2,464	6283	47201	1,055	0,227	74,910	38,510	60,983
10	608000	2,03	5177	0,99	41761	46938	561062	12,542	2,545	6490	48251	1,079	0,198	65,340	33,749	53,351
15	567000	2,12	5406	1,01	42605	48011	518989	11,602	2,644	6742	49347	1,103	0,177	58,410	30,308	47,831
22	522500	2,27	5789	1,06	44714	50503	471997	10,551	2,811	7168	51882	1,160	0,157	51,810	27,065	42,608
23,4	496500	2,30	5865	1,07	45136	51001	445499	9,959	2,849	7265	52401	1,171	0,154	50,820	26,581	41,827
27,5	432500	2,40	6120	1,10	46401	52521	379979	8,494	2,967	7566	53967	1,206	0,145	47,850	25,131	39,486
38	325500	2,71	6911	1,20	50620	57531	267969	5,990	3,323	8474	59094	1,321	0,128	42,240	22,441	35,113
43	282500	2,88	7344	1,26	53151	60495	222005	4,963	3,520	8976	62127	1,389	0,123	40,590	21,684	33,861
50	246000	3,15	8033	1,34	56525	64558	181442	4,056	3,825	9754	66279	1,482	0,116	38,280	20,622	32,106
55	223500	3,36	8568	1,41	59478	68046	155454	3,475	4,064	10363	69841	1,561	0,112	36,960	20,041	31,129
62,5	196000	3,70	9435	1,52	64118	73553	122447	2,737	4,455	11360	75478	1,687	0,106	34,980	19,177	29,671
70	176500	4,07	10379	1,64	69180	79559	96941	2,167	4,885	12457	81637	1,825	0,102	33,660	18,655	28,753
80	153000	4,62	11781	1,83	77195	88976	64024	1,431	5,520	14076	91271	2,040	0,097	32,010	18,045	27,648
90	137500	5,23	13337	2,03	85631	98968	38532	0,861	6,225	15874	101505	2,269	0,093	30,690	17,614	26,821
100	119500	5,90	15045	2,26	95334	110379	9121	0,204	7,000	17850	113184	2,530	0,090	29,700	17,380	26,290

Размещено на http://www.allbest.ru/

5. Определение наибольших допустимых скоростей движения на уклонах профиля

Максимально допустимые значения скоростей движения поезда на уклонах профиля fmax = f (-i) определяются по имеющимся тормозным средствам с учетом обеспечения остановки поезда в пределах тормозного пути.

Полный расчетный тормозной путь Sт равен сумме пути подготовки тормозов к действию Sп и действительного тормозного пути Sд

Sт = Sт + Sт (5.1)

Принимаем расчетные тормозные путиSт=1200%. для спусков круче 6‰.

По данным табл. 2 вычерчиваем графическую зависимость удельных замедляющих сил при полномслужебном торможении 0,8bm + wox = f(v).

Для каждого из выбранных уклонов определяем подготовительный путь, м

(5.2)

где - время на подготовку тормозов к действию.

Количество осей в составе 13*4+19*8=204, тогда время вычисляем по формуле

м (5.3)

для i=0 ‰,, м;

для i=-6 ‰, , м;

для i=-12 ‰, ,

м;

Из графика для Sп=1200 ‰:

; , для уклона i=-12 ‰,

; , для уклона i=-6 ‰,

; , для уклона i=0 ‰.

Из графика для Sп=1000 ‰:

; , для уклона i=-12 ‰,

; , для уклона i=-6 ‰,

; , для уклона i=0 ‰.

При построении кривой скорости движения учитываем ограничения по скорости на участках.

6. Спрямление продольного профиля пути

Профиль пути спрямляем с целью сокращения объема графических работ при выполнении тяговых расчетов.

Спрямление профиля состоит в условной замене нескольких рядом лежащих элементов пути одним спрямленным, длина которого равна сумме длин заменяемых. Допускается к уклонам при спрямлении присоединять горизонтальные участки малой длины. Нельзя объединять: 1)элементы профиля разного знака; 2)расчетный и скоростной подъемы; 3) станционные площадки.

Крутизна спрямленного элемента

(6.1)

где i и S- крутизна и длина каждого из спрямляемых элементов.

Проверка возможности спрямления каждого элемента определяется по формуле:

(6.2)

где и -крутизна и длина проверяемогоiго элемента.

Спрямляем профили элементов 7 и 8.

‰

Проверяем выполнение условия спрямлений

м -спрямление возможно;

м -спрямление возможно.

Спрямляем профили элементов 10и 11.

‰

Проверяем выполнение условия спрямлений

м -спрямление возможно;

м -спрямление возможно.

Спрямляем профили элементов 13и 14.

‰

Проверяем выполнение условия спрямлений

м -спрямление возможно;

м -спрямление возможно.

Спрямляем профили элементов 15и 16.

‰

Проверяем выполнение условия спрямлений

м -спрямление возможно;

м -спрямление возможно.

При построении кривых скорости времени и тока, учитываем спрямленные элементы пути.

Результаты расчетов по спрямлению заданного профиля сводим в таблицу 3

Таблица 3

№ эл.	Заданный профиль пути	Спрямленный профиль пути	№ эл.	Проверка
1	2	3	4	5	6	7
1	1200	0			1
2	1100	10,0			2
3	500	0,0			3
4	600	3,0			4
5	400	-4			5
6	600	0,0			6
7	1500	3,0	2000	3,5	7
8	500	5,0
9	600	0,0			8
10	700	-4	2500	-3,28	9
11	1800	-3
12	1500	0,0			10
13	1700	-6,0	3200	-6,47	11
14	1500	-7,0
15	1400	-3	2400	-2,58	12
16	1000	-2,0
17	1100	0			13
18	800	12,0			14
19	1000	0,0			15
20	1400	5,5			16
21	900	0			17
22	300	-7			18
23	1000	0			19

7. Построение диаграмм скорости и времени хода поезда

Построение зависимостей v=f1(S), t=f2(S) производим на отдельном листе миллиметровой бумаги по методу МПС в соответствии с методикой.

1) все построения выполняем на спрямленном профиле пути;

2) интервалы скорости, в которых действующие силы на поезд считаются постоянными, принимаем не более 10 км/ч;

3) в конце каждого элемента профиля подбираем интервал изменения скорости так, чтобы граница элемента, граница интервала скорости и зависимость v-f1(S) -пересекались в одной точке;

4) на затяжных спусках разрешается строить зависимость в виде горизонтальной линии, проведенной ниже v max на величину - ?v, принимаемую по табл. 7.1 [1]. На спусках до i=-5‰ с величина ?v=0.

5) оси станций располагаем по середине крайних элементов профиля пути.

Построения начинаем с вычерчивания диаграмм сил, действующих на поезд в различных режимах движения (см. граф. приложение “Диаграмма удельных сил, действующих на поезд”.

8. Определение средне-технической скорости и движения на участке

Техническая скорость () - средняя скорость движения при безостановочном пропуске поезда по участку, но с учетом фактически потерянного времени на разгоны и торможения из-за остановок поездов:

(8.1)

где L- длинна участка;

- время хода по перегону.

- время затрачиваемое на разгон (=1 мин);

- время затрачиваемое на торможение (=2 мин);

км/ч

9. Расход дизельного топлива тепловозом на заданном участке

Определяем натурный, удельный и условный удельный расход топлива тепловозом 2ТЭ10Л с составом массой 4280 т на участке А-Б длинной 23 км 100 м, время движения поезда в режим тяги ??ti=12,6+4,2 =16,8 мин определенные из графика кривой скорости, время движения в режиме холостого хода и торможения tx=27,8 - 16,8=11 мин.

Таблица 4

Элемент №	Vн, км/ч	Vк, км/ч	Vср, км/ч	Gi, кг/мин	ti, мин	Gi* ti, кг
1	0	32	16,0	7,1	3,1	22,01
2	32	21	26,5	8,5	0,86	7,31
3	21	33	27,0	8,5	0,99	8,42
4	33	38	35,5	8,5	1,11	9,44
5	38	46	42,0	8,5	0,64	5,44
6	46	51	48,5	8,5	0,62	5,27
7	51	50	50,5	8,5	2,48	21,08
8	50	55	52,5	8,5	0,69	5,87
9	55	71	63,0	8,5	2,12	18,02
14	63	48	55,5	8,5	1,07	9,10
15	48	56	52,0	8,5	1,45	12,33
16	56	49	52,5	8,5	1,45	12,33
					??t=16,58	?Gi=136,62

По таблице рис.П13 (метод. указания), определяем натурный расход топлива

кг. (13.1)

где - удельный расход топлива на холостом ходу тепловоза 2ТЭ10Л (табл.9.2 метод. указаний).

Определяем удельный е и условный ey расход топлива

; (13.2)

Для сравнения различных видов и сортов топлива, имеющих разную теплоту сгорания, пользуются так называемым условным топливом

кг.у.т/104 т*км брутто. (13.3)

где - удельный расход условного топлива, кг/10 т*км брутто;

Э = 1,43 - тепловой эквивалент дизельного топлива.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения курсовой работы и приобретения опыта проведения тяговых расчетов определено и спроектировано:

- профиль и план пути;

- анализ и спрямление пути;

- выбран расчетный подъем;

- рассчитана и проверена масса и длина состава;

- построены графики тяговой характеристики локомотива, диаграммы удельных замедляющих и ускоряющих сил, допускаемых скоростей, кривой скорости и времени;

- определена скорость и время движения поезда по участку;

- расход топлива тепловозом.

ЛИТЕРАТУРА

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

2. Гребенюк П. Т., Долганов А. Н., Скворцова А. И. Тяговые расчеты: Справочник. / Под ред. П. Т. Гребенюка. - М.: Транспорт, 1987. - 272 с.

3. Инструкция по эксплуатации тормозов подвижного состава железных дорог. М.: Трансинфо, 2002. - 160 с.

4. Тормозное оборудование железнодорожного подвижного состава: Справочник / В. И. Крылов, В. В. Крылов, В. Н. Ефремов, П. Т. Демушкин. - М.: Транспорт, 1989. - 487 с.

Размещено на Allbest.ur

...