Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС)

Кафедра "Локомотивы"

ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине "Теория тяги поездов"

ИНМВ. 40644340. 000 ПЗ

Студент Д.Е. Дёмин

Руководитель - к. т. н., доцент

П.Н. Блинов

Омск 2016

Задание

В курсовой работе, выполняемой по методике, представленной в учебно-методических пособиях [4,5], для заданного железнодорожного участка необходимо произвести тяговые расчеты:

проанализировать профиль пути и выбрать расчетный и максимальный подъемы;

выполнить спрямление профиля пути заданного участка;

определить массу состава по выбранному расчетному подъему;

проверить полученную массу состава на прохождение встречающихся подъемов большей крутизны, чем расчетный;

проверить массу состава по длине приемоотправочных путей раздельных пунктов (станций) участка;

определить максимальный подъем, на котором возможно трогание с места поезда рассчитанной массы;

составить таблицу и построить диаграмму удельных равнодействующих сил для режимов тяги, холостого хода (выбега) и торможения;

рассчитать максимально допустимую скорость движения на наиболее крутом спуске участка при заданных тормозных средствах поезда;

определить минимально допустимое количество включенных тормозных осей в поезде при движении с заданной скоростью;

построить кривые движения V = f(S) и t = f(S);

построить кривую тока тягового генератора или тяговых электродвигателей;

по кривой t = f(S) определить время хода по перегонам и техническую скорость движения поезда на участке;

рассчитать время хода поезда по участку приближенным способом равномерных скоростей;

проверить тяговый генератор или тяговые электродвигатели тепловоза на нагревание;

рассчитать расход топлива тепловозом на участке;

определить коэффициент трудности участка.

Курсовая работа должна состоять из пояснительной записки объемом 30 - 80 страниц формата А4 и графического материала, выполненного на миллиметровой бумаге форматов А3, А4 и 297Ч1000 мм.

Точность расчетов должна соответствовать требованиям ПТР [2].

Длину приемоотправочных путей на станциях при проверке массы поезда по его длине необходимо принять равной длине элементов участка пути, на которых расположены эти станции.

Тип пути (звеньевой или бесстыковой) и материал тормозных колодок (чугунные или композиционные) выбирается самостоятельно.

Исходные данные по вагонам и тормозным средствам состава представлены в табл. 1.

Таблица 1. Исходные данные по вагонам и тормозным средствам состава

Номер варианта	Тип грузовых вагонов	Количество тормозных осей в составе,%
	Четырехосные с роликовыми подшипниками	Четырехосные с подшипниками скольжения	шестиосные	восьмиосные
	% от массы поезда	масса брутто вагона	% от массы поезда	масса брутто вагона	% от массы поезда	масса брутто вагона	% от массы поезда	масса брутто вагона
44	20	53	?	?	35	106	45	144	91

При выполнении курсовой работы рассматривается участок железнодорожного пути длиной около 40 км, по которому ему необходимо "провести" заданным локомотивом грузовой поезд, состоящий из вагонов, выбранных из данных табл. 1. Заданный участок пути разделен на 36 элементов.

К исходным данным профиля пути (табл. 2) относятся следующие характеристики продольного профиля пути:

1) номер элемента профиля пути;

2) крутизна уклона пути, ‰, значение которой указывается со знаком "+" для подъемов и со знаком "-" - для спусков;

3) радиус кривой;

4) длина кривой (если значения радиуса и длины кривой не приведены, то данный элемент профиля пути представляет собой прямолинейный участок);

5) длина элемента профиля пути;

6) название раздельного пункта (станции) на элементе.

Таблица 2. Исходные данные по профилю пути для вариантов 49 - 60 задания

Номер элемента пути	Данные, общие для вариантов 25 - 36	Номер варианта
	крутизна уклона ii, ‰	радиус кривой Ri, м	длина кривой Sкрi, м	34
				Длина элемента пути Si, м
1	2	3	4	5
1	0,0	Станция И	-	2000
2	-3,0	1000	400	400
3	-7,0	-	-	600
4	0,0	700	700	1000
5	-8,5	-	-	500
6	-9,7	-	-	600
7	0,0	-	-	800
8	-10,6	-	-	600
9	-7,8	-	-	700
10	0,0	-	-	600
11	+11,8	1000	400	400
12	+11,0	-	-	500
13	+1,5	Станция К	-	1100
14	-7,0	640	400	700
15	-12,3	-	-	900
16	0,0	1200	600	800
17	+7,9	-	-	500
18	+6,4	580	400	400
19	0,0	640	800	1500
20	+9,7	-	-	600
21	+8,7	-	-	300
22	-4,0	850	600	1100
23	+10,8	-	-	600
24	-7,0	-	-	1200
25	0,0	Станция Л	-	1500
26	-12,4	-	-	1100
27	+12,3	-	-	700
28	-8,2	560	400	600
29	-9,3	-	-	500
30	-10,4	-	-	6500
31	+8,0	-	-	1000
32	+7,0	500	400	500
33	+6,0	600	300	4200
34	+3,0	1100	300	2200
35	-4,0	-	-	1200
36	0,0	Станция М	-	1600
Ограничение скорости, км/ч,	35
на элементе заданного профиля	7

Реферат

УДК 625.436

Курсовая работа содержит 59 страниц, 3 рисунка, 8 таблиц, 6 источников, три приложения.

Тяговые расчеты, профиль пути, тепловоз, масса состава, тяговый генератор, расчетный подъем, сила тяги, тормозные колодки, тормозные задачи, режим выбега, режим тяги, режим торможения, основное удельное сопротивление движению локомотива, равнодействующая сила, расход топлива.

Объектом исследования является грузовой состав, ведомый магистральным двухсекционным тепловозом 2ТЭ 10М.

Цель работы - проведение тяговых расчетов состава на заданном участке, с заданным профилем пути.

В результате работы были рассчитаны масса состава, скорость и время хода поезда по перегонам и оптимальные режимы вождения поездов; проведен расчет необходимых тормозных средств поезда; определен расход топлива, проведена проверка тяговых электрических машин на перегрев.

Оглавление

• Введение
• 1. Анализ и спрямление профиля пути
• 2. Определение массы состава
• 2.1 Масса состава по условию движения поезда на расчетном подъеме с равномерной расчетной скоростью
• 2.2 Проверка массы состава на возможность преодоления короткого подъема крутизной больше крутизны расчетного подъема
• 2.3 Проверка массы состава по длине приемо-отправочных путей
• 2.4 Определение максимального подъема, на котором возможно трогание поезда расчетной массы с места
• 3. Расчет и построение диаграммы удельных ускоряющих и замедляющих сил поезда
• 4. Решение тормозных задач
• 4.1 Определение максимальной скорости движения по тормозам (тормозная задача I группы)
• 4.2 Определение необходимого количества тормозных осей в поезде (тормозная задача II группы)
• 5. Построение кривых скорости движения, времени хода поезда по участку и тока тягового генератора
• 6. Техническая скорость поезда
• 7. Определение времени хода поезда способом равномерных скоростей
• 8. Проверка тяговых электрических машин на нагревание
• 9. Определение расхода дизельного топлива на передвижение поезда по участку
• 10. Определение коэффициента трудности участка
• Заключение
• Библиографический список
• Введение
• Теория тяги поездов является основой для анализа технических задач, связанных с механикой движения поездов на железных дорогах; рационального проектирования локомотивов, выбора и расчета их основных параметров, оценки тяговых возможностей локомотивов; расчета массы состава, времени хода поезда по перегонам и выбора рациональных режимов вождения поездов; расчета тормозов, определения расхода топлива и электроэнергии на тягу поездов; обоснования требований к вагонному и путевому хозяйству с точки зрения уменьшения сопротивления движению поезда.
• Решение этих задач в свою очередь является основанием для составления графиков движения поездов и оборота локомотивов, определения пропускной и провозной способности железнодорожных участков, расчетов по размещению остановочных пунктов, тяговых подстанций, складов топлива, пунктов экипировки, локомотивного парка.
• Тяговые расчеты, принципы и методы которых разработаны на базе теории тяги поездов, являются основой для рациональной организации движения на железных дорогах и эффективной эксплуатации локомотивного парка и выполняются в соответствии с "Правилами тяговых расчетов для поездной работы" (ПТР) [2], которые относятся к основополагающим документам на железнодорожном транспорте. Тяговые расчеты проводятся для эксплуатируемых и вновь строящихся железных дорог.

1. Анализ и спрямление профиля пути

Для сокращения объема тяговых расчетов и повышения их точности необходимо спрямить продольный профиль пути заданного участка.

Перед выполнением спрямления необходимо проанализировать профиль пути заданного участка и выделить расчетный и максимальный подъемы.

Максимальный подъем принят на элементе 28 (табл. 1.1).

В тяге поездов принято крутизну подъемов обозначать со знаком "+", а спусков - "-".

Расчетный подъем (элемент 8 (табл. 1.1)) - это наиболее трудный элемент профиля пути для движения в заданном направлении, на котором скорость поезда может снижаться до расчетной, соответствующей расчетной силе тяги локомотива [2].

Если наиболее крутой подъем заданного участка достаточно протяженный, то он принимается за расчетный. Если наиболее крутой подъем заданного участка имеет небольшую протяженность и ему на профиле пути предшествуют спуски и площадки (горизонтальные элементы), на которых поезд может развить большую скорость, то такой подъем не может быть принят за расчетный, так как поезд преодолеет его за счет накопленной ранее кинетической энергии. В этом случае за расчетный следует принять подъем меньшей крутизны, но большей протяженности, на котором может быть достигнута равномерная расчетная скорость.

Спрямление профиля пути предусматривает замену двух или нескольких смежных элементов продольного профиля пути одним элементом, длина которого равна сумме длины спрямляемых элементов (S₁, S₂, S₃, …, S_n):

S_c = S₁ + S₂ + S₃ + … + S_n. (1.1)

При спрямлении группируются рядом находящиеся элементы профиля пути одного знака, близкие по крутизне. Горизонтальные элементы (площадки), имеющие нулевой уклон, могут включаться в спрямляемые группы как с элементами, имеющими положительный знак крутизны (подъемами), так и с элементами отрицательной крутизны (спусками). Элементы, на которых расположены раздельные пункты (станции), а также расчетный и максимально крутой подъемы в группы для спрямления не включаются.

Для выбранной группы элементов крутизна спрямленного уклона определяется по формуле:

(1.2)

где i₁, i₂, …, i_n - крутизна элементов спрямляемого участка, °/_оо.

Допустимость спрямления элементов профиля проверяется по условию:

, (1.3)

где S_i - длина отдельного спрямляемого элемента, м;

- абсолютная разность между крутизной спрямленного участка и крутизной проверяемого элемента, °/_оо,

. (1.4)

Если какой-либо элемент в выбранной группе не удовлетворяет условию (1.4), то выполняют новую группировку элементов профиля и расчет повторяют, начиная с формулы (1.2).

Кривые на спрямленном участке заменяются фиктивным подъемом , крутизна которого определяется по формуле, °/_оо:

(1.5)

где S_{кр i} и R_i - длина и радиус кривых в пределах спрямленного участка, м.

Окончательная крутизна спрямленного участка с учетом фиктивного подъема от кривой вычисляется по уравнению, °/_оо:

. (1.6)

Спрямление участков 2 и 3:

S_c = 400 + 600 = 1000 м;

°/_оо;

°/_оо;

°/_оо;

°/_оо;

Условие (1.3) для проверки допустимости спрямления 2-го участка выполняется.

°/_оо;

Условие (1.3) для проверки допустимости спрямления 3-го элемента выполняется, следовательно, элементы 2 и 3 необходимо спрямить и принять за один элемент профиля пути.

Аналогичные действия производим для остальных элементов пути.

Результаты расчетов по спрямлению заданного профиля пути представлены в табл. 1.

Таблица 1.1 Результаты расчетов по спрямлению заданного профиля пути

Исходные профиль пути	Профиль спрямленных участков пути
Номер элемента пути	крутизна элемента пути, i1, °/оо	радиус кривой R1, м	длина кривой Sкрi,м	длина элемента пути Si, м	длина Sс, м	крутизна i'c, °/оо	фиктивный подъем i"c, °/оо	суммарная крутизна ic, °/оо	Номер спрямленного участка
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	0,0	Станция И	-	2000	2000	0	0	0	1
2	-3,0	1000	400	400	1000	-5,4	+0,3	-5,1	2
3	-7,0	-	-	600
4	0,0	700	700	1000	1000	0	+0,7	+0,7	3
5	-8,5	-	-	500	1100	-9,2	0	-9,2	4
6	-9,7	-	-	600
7	0,0	-	-	800	800	0	0	0	5
8	-10,6	-	-	600	1300	-9,1	0	-9,1	6
9	-7,8	-	-	700
10	0,0	-	-	600	600	0	0	0	7
11	+11,8	1000	400	400	900	+11,4	+0,3	+11,7	8
12	+11,0	-	-	500
13	+1,5	Станция К	-	1100	1100	+1,5	0	+1,5	9
14	-7,0	640	400	700	700	-7,0	+0,4	-6,6	10
15	-12,3	-	-	900	900	-12,3	0	-12,3	11
16	0,0	1200	600	800	800	0	+0,4	+0,4	12
17	+7,9	-	-	500	900	+7,2	0	+7,2	13
18	+6,4	580	400	400
19	0,0	640	800	1500	1500	0	+0,9	+0,9	14
20	+9,7	-	-	600	900	+9,4	0	+9,4	15
21	+8,7	-	-	300
22	-4,0	850	600	1100	1100	-4,0	+0,5	-3,5	16
23	+10,8	-	-	600	600	+10,8	0	+10,8	17
24	-7,0	-	-	1200	1200	-7,0	0	-7,0	18
25	0,0	Станция Л	-	1500	1500	0	0	0	19
26	-12,4	-	-	1100	1100	-12,4	0	-12,4	20
27	+12,3	-	-	700	300	+12,3	0	+12,3	21
28	-8,2	560	400	600	7600	-10,2	+0,5	-9,5	22
29	-9,3	-	-	500
30	-10,4	-	-	6500
31	+8,0	-	-	1000	1500	+7,7	+0,6	+8,3	23
32	+7,0	500	400	500
33	+6,0	600	300	4200	4200	+6,0	0	+6,0	24
34	+3,0	1100	300	2200	2200	+3,0	+0,2	+3,2	25
35	-4,0	-	-	1200	1200	-4,0	0	-4,0	26
36	0,0	Станция М	-	1600	1600	0	0	0	27

2. Определение массы состава

2.1 Масса состава по условию движения поезда на расчетном подъеме с равномерной расчетной скоростью

тепловоз топливо тяговый поезд

Масса состава является одним из основных показателей работы железнодорожного транспорта. Увеличение массы состава позволяет повысить провозную способность железных дорог, снизить себестоимость перевозок. Массу грузового поезда обычно определяют исходя из полного использования тяговых и мощностных качеств локомотива.

Масса состава Q, т, определяется из условия установившегося равномерного движения поезда по выбранному расчетному подъему с расчетной скоростью локомотива V_р, км/ч, по формуле:

, (2.1)

где - расчетная сила тяги локомотива [2, c. 43, табл. 22];

- расчетная масса локомотива [2, c. 43, табл. 22];

- основное удельное сопротивление локомотива при движении в режиме тяги с расчетной скоростью, Н/кН;

- основное удельное средневзвешенное сопротивление движению состава при расчетной скорости, Н/кН;

°/_оо - крутизна расчетного подъема (см. табл. 1.1);

- ускорение свободного падения, = 9,81 м/с ².

Основное удельное сопротивление движению локомотива в зависимости от вида локомотива и типа пути рассчитывается по формуле, приведенной в ПТР [2, формула (13) или (15)].

В данной курсовой работе принимаем звеньевой путь.

Основное удельное сопротивление движению локомотива на бесстыковом пути:

(2.2)

где V_р - расчетная скорость локомотива, км/ч.

У тепловозов расчетная скорость определяется точкой пересечения кривых ограничения силы тяги по дизелю и силы тока (рис. 2.1) [2].

Для магистрального грузового тепловоза 2ТЭ 10М расчетная скорость V_р = 23,4 км/ч [2].

Основное удельное сопротивление движению состава , состоящего из вагонов различных типов на подшипниках скольжения и качения, определяется по уравнению:

, (2.3)

где - доля по массе в составе поезда 4-осных вагонов на подшипниках скольжения и качения, 6- и 8-осных вагонов соответственно () (см. табл. 1);

- основное удельное сопротивление движению 4-осных вагонов на подшипниках скольжения и качения, 6- и 8-осных вагонов соответственно, Н/кН.

Основное удельное сопротивление движению различных вагонов рассчитывается по формулам (1) - (10), приведенным в ПТР [2], в зависимости от типа пути и нагрузки на ось вагонов q_o, которая определяется делением массы вагона брутто на количество осей вагона , т/ось:

. (2.4)

Формулы для определения основного удельного сопротивления движению различных вагонов приведены в методических указаниях [5].

Вычисленное по формуле (2.1) значение массы состава округляют в соответствии с требованиями ПТР [2] до ближайших 50 или 100 т.

Нагрузка на ось 4-осных вагонов на роликовых подшипниках:

Основное удельное сопротивление движению 4-осных вагонов на подшипниках скольжения:

(2.5)

Нагрузка на ось 6-осных вагонов на роликовых подшипниках:

Основное удельное сопротивление движению 6-осных вагонов на роликовых подшипниках:

(2.6)

Нагрузка на ось 8-осных вагонов на роликовых подшипниках:

Рис. 2.1. Тяговые характеристики тепловозов 2ТЭ 10М и ТЭ 10В (значения F_к указаны для двух секций)

Основное удельное сопротивление движению 8-осных вагонов на роликовых подшипниках:

(2.7)



Основное удельное сопротивление движению состава:

Тогда массу состава определим по выражению (2.1):

2.2 Проверка массы состава на возможность преодоления короткого подъема крутизной больше крутизны расчетного подъема

Если на участке встречается короткий крутой подъем, крутизна которого значительно больше крутизны расчетного подъема, то необходимо проверить возможность преодоления такого подъема за счет использования кинетической энергии, накопленной поездом на предшествующих "легких" элементах профиля пути.

Крутизна расчетного и максимального подъемов равна:

Аналитическая проверка возможности преодоления этого подъема выполняется по формуле:

, (2.8)

где S - путь, который преодолеет поезд, двигаясь по подъему при снижении скорости от до , м;

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

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

Скорость поезда выбирается из условий подхода его к проверяемому элементу крутизной = и для грузовых поездов обычно принимается от 70 до 90 км/ч, но не более конструкционной скорости локомотива. Скорость должна быть не менее расчетной . В курсовой работе рекомендуется принимать =

Скорость движения поезда в начале проверяемого подъема

Значения удельных силы тяги и сопротивления в пределах выбранного интервала изменения скорости принимаются равными их значениям при средней скорости этого интервала:

; (2.9)

Удельная сила тяги вычисляется по формуле:

, (2.10)

где - сила тяги локомотива при средней скорости , Н,

удельное сопротивление -

. (2.11)

Значение силы тяги для средней скорости определяется по тяговой характеристике локомотива (см. рис. 2.1). Тяговые характеристики для различных локомотивов приведены в ПТР [2]. Для той же средней скорости рассчитываются значения основного удельного сопротивления движению локомотива и состава по формулам (2.2 - 2.7).

Значение силы тяги при средней скорости V_ср=56,7 км/ч равно

Значение пути S, вычисленное по формуле (2.8), должно быть не меньше длины проверяемого элемента, т. е. должно соблюдаться условие:

. (2.12)

Если условие (2.12) не выполняется, т. е. к концу проверяемого элемента скорость поезда снизится ниже расчетной, то необходимо уменьшить массу поезда (например, на 100 т или более) и повторить проверочный расчет по формулам (2.8) - (2.12).

Длина проверяемого элемента

Полученное значение пути S удовлетворяет требованиям условия (2.12).

2.3 Проверка массы состава по длине приемо-отправочных путей

Для выполнения проверки необходимо определить количество вагонов каждого типа в составе по формулам:

4-осных -

; (2.13)

6-осных -

(2.14)

8-осных -

, (2.15)

где q_4c, q₆, q₈ - масса брутто в составе поезда 4-осных вагонов на подшипниках скольжения, 6- и 8-осных вагонов соответственно, т.

Полученное количество вагонов каждого типа необходимо округлить до целого числа.

Общая длина поезда рассчитывается по уравнению:

(2.16)

где l_i, m_i - длина по осям автосцепок и количество вагонов i-го типа;

l_л, m_л - длина по осям автосцепок и количество локомотивов в составе.

В формуле (2.16) длина поезда увеличена на 10 м - это запас на неточность остановки поезда на станции.

Значения длины различных типов вагонов и локомотивов приведены в ПТР [2, табл. 12].

Принимаем 4-осные вагоны, как цистерны, цементовозы и думпкары с длиной вагона равной l₄ = 12 м; 6-осные вагоны длиной l₆ = 17 м; 8-осные вагоны принимаем, как полувагоны с длиной вагона l₈ = 20 м.

Длина локомотива 2ТЭ 10М по осям автосцепок l_л = 34 м [2].

Проверка возможности остановки поезда на приемо-отправочных путях станций и раздельных пунктов участка выполняется по соотношению:

, (2.17)

где - минимальная длина приемо-отправочных путей, м.

В курсовой работе длину приемо-отправочных путей необходимо принять равной длине элементов, на которых расположены станции.

Длина приемо-отправочных путей станций:

Условие (2.17) не выполняется, необходимо уменьшить массу состава и повторить проверку, предварительно определив новое количество вагонов в составе поезда по формулам (2.13) - (2.15).

Величину массы состава принимаем равной

Тогда, количество вагонов каждого типа в составе:

Общая длина поезда:

Условие (2.17) выполняется, т.к длина приемо-отправочных путей на каждой из станций (см. табл. 1.1) больше или равна, чем общая длина поезда.

2.4 Определение максимального подъема, на котором возможно трогание поезда расчетной массы с места

Крутизна максимального подъема по условию трогания поезда расчетной массы с места определяется по формуле, °/_оо:

(2.18)

где - сила тяги локомотива при трогании с места, Н, указана в ПТР [2, с. 46, табл. 24];

- удельное сопротивление поезда при трогании с места, определяется как средневзвешенная величина (аналогично ) с учетом удельных сопротивлений при трогании с места вагонов различного типа, Н/кН:

. (2.19)

Удельное сопротивление при трогании с места рассчитывается по формулам:

4-осных вагонов на подшипниках качения -

(2.20)

4-, 6- и 8-осных вагонов на подшипниках качения -

, (2.21)

где - нагрузка от оси вагона данной группы на рельсы, т/ось.

Сила тяги локомотива при трогании с места

На основании полученного результата делаем вывод, что трогание с места данного состава невозможно на элементах профиля пути, у которых подъем круче максимального, полеченного по выражению (2.18).

Трогание с места невозможно на следующих элементах пути (см. табл. 2.1):

- элемент № 7 спрямленного профиля пути с подъемом

- элемент № 20 спрямленного профиля пути, являющийся максимальным подъемом с

3. Расчет и построение диаграммы удельных ускоряющих и замедляющих сил поезда

Для построения диаграммы удельных равнодействующих (ускоряющих и замедляющих) сил поезда составляется таблица для трех режимов ведения поезда по прямому горизонтальному участку пути:

режим тяги описывается уравнением:

; (3.1)

режим холостого хода (выбега) -

; (3.2)

режим торможения:

при служебном регулировочном торможении -

, (3.3)

при экстренном торможении -

. (3.4)

Таблица удельных равнодействующих сил поезда (табл. 3.2), заполняется для значений скорости от нуля до (конструкционной) через 5 км/ч или менее (1-й столбец таблицы), в том числе для значений скорости выхода на автоматическую (гиперболическую) характеристику и расчетной.

Сила тяги локомотива F_к (2-й столбец) измеряется в ньютонах (Н), ее значения определяются по тяговой характеристике локомотива для указанных в 1-м столбце значений скорости. Тяговые характеристики локомотивов приведены в ПТР [2].

Значения основных удельных сопротивлений движению локомотива (3-й столбец) и вагонов (столбец 5) вычисляются для всех значений скорости аналогично их вычислению на расчетной скорости при определении массы состава.

Значение полного основного сопротивления движению (4, 6 и 7-й столбцы) вычисляется по формуле, Н:

для локомотива -

= P g, (3.5)

где P - расчетная масса локомотива, т;

для вагонов -

= Q g, (3.6)

где Q - масса поезда, т;

для всего поезда -

(3.7)

Значение удельной равнодействующей силы, действующей на поезд в режиме тяги (9-й столбец), вычисляется по формуле, Н/кН:

. (3.8)

Основное удельное сопротивление локомотива на холостом ходу для различных значений скорости (10-й столбец) определяется по формуле (14) или (16) ПТР [2] в зависимости от вида локомотива и типа пути.

Значение полного основного сопротивления движению локомотива на холостом ходу (11-й столбец) рассчитывается по выражению, Н:

. (3.9)

Основное удельное сопротивление всего поезда при движении локомотива на холостом ходу (выбеге) подсчитывается по формуле, Н/кН:

. (3.10)

Удельная тормозная сила поезда вычисляется по уравнению, Н/кН:

, (3.11)

где - расчетный коэффициент трения тормозных колодок о колесо;

- расчетный тормозной коэффициент поезда.

Расчетный коэффициент трения тормозных колодок по стальному колесу колесной пары определяется по эмпирическим выражениям:

для чугунных колодок -

; (3.12)

для композиционных -

. (3.13)

Расчетный тормозной коэффициент грузового поезда на спусках крутизной до -20 °/_оо определяется без учета массы и тормозных средств локомотива по формуле:

, (3.14)

где - расчетная суммарная сила нажатия тормозных колодок на оси поезда, кН;

у - доля тормозных осей в составе (см. табл. 1);

n₄, n₆ и n₈ - количество осей в группах 4-, 6- и 8-осных вагонов поезда соответственно;

k_{р 4}, k_{р 6} и k_{р 8} - расчетная сила нажатия тормозных колодок на ось 4-, 6- и 8-осного вагона, кН/ось.

Значения расчетной силы нажатия в тормозных системах различных типов вагонов приведены в учебной и справочной литературе [2, 5, 6].

В курсовой работе можно принять при чугунных колодках = = = = 60,0 кН/ось, при композиционных - = = = 40,0 кН/ось.

В данной работе принимаем чугунные колодки.

Формулу (3.14) можно преобразовать в следующее выражение:

где - общее число тормозных осей в поезде.

Диаграмма удельных равнодействующих сил поезда для режимов тяги, холостого хода (выбега) и служебного торможения (см. формулы (3.1) - (3.3)) вычерчивается на миллиметровой бумаге формата 297 Ч 1000 мм (в левой части, в правой части в дальнейшем строятся кривые движения). Общий вид диаграммы удельных равнодействующих сил представлен в прил. 1.

Масштабы для выполнения графических расчетов приведены в ПТР [2, табл. 14].

При выполнении курсовой работы рекомендуется применять масштабы, указанные в табл. 3.1.

Таблица 3.1 Масштабы для графических расчетов

Величина	Масштаб	Коэффициент масштаба
		для построения диаграммы равнодействующих сил и кривых движения	для решения тормозных задач
Удельная сила	1 Н/кН = k мм	k = 6	k = 2
Скорость	1 км/ч = m мм	m = 1	m = 2
Путь	1 км = y мм	y = 20	y = 240
Время	1 мин = x мм	x = 10	-
Постоянная времени	Д, мм	Д = 30	-

Результаты расчетов диаграммы удельных ускоряющих и замедляющих сил поезда представлены в табл. 3.2 и 3.3.

Таблица 3.2 Удельных равнодействующих сил в режиме тяги

V, км/ч	Режим тяги
	Fк, H	що', Н/кН	Wо', Н	що"Н/кН	Wо", Н	Wо, Н	Fк-Wо, Н	fк-що, Н/кН
1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	797600	1,9	5144	1,1	60991	66136	731464	12,0
5	724000	2,0	5300	1,1	62475	67775	656225	10,8
10	667100	2,0	5496	1,1	64356	69852	597248	9,8
15	626900	2,1	5733	1,2	66634	72367	554533	9,1
19	599600	2,2	5952	1,2	68742	74694	524906	8,6
20	567000	2,2	6011	1,2	69309	75320	491680	8,1
23,4	496400	2,3	6223	1,2	71355	77578	418822	6,9
25	470900	2,3	6329	1,3	72382	78711	392189	6,5
30	412000	2,5	6688	1,3	75852	82539	329461	5,4
35	347300	2,6	7087	1,4	79719	86806	260494	4,3
40	298200	2,8	7527	1,5	83983	91510	206690	3,4
45	264900	3,0	8008	1,5	88645	96652	168248	2,8
50	245300	3,2	8529	1,6	93704	102232	143068	2,4
55	223700	3,4	9091	1,7	99160	108250	115450	1,9
60	196200	3,6	9693	1,8	105013	114706	81494	1,3
65	188400	3,8	10336	1,9	111263	121599	66801	1,1
70	176600	4,1	11020	2,0	117911	128931	47669	0,8
75	164800	4,3	11744	2,2	124956	136700	28100	0,5
80	153000	4,6	12509	2,3	132398	144907	8093	0,1
85	145200	4,9	13314	2,4	140237	153552	-8352	-0,1
90	137300	5,2	14161	2,6	148474	162635	-25335	-0,4
95	127500	5,6	15047	2,7	157108	172155	-44655	-0,7
100	119700	5,9	15975	2,9	166139	182114	-62414	-1,0

Таблица 3.3 Удельных равнодействующих сил в режиме холостого хода и торможения

	Режим х.х.	Режим торможения
V, км/ч	щх, Н/кН	Wх, Н	Wх+W"о, Н	що.х, Н/кН	цкр	bт, Н/кН	що.х+bт, Н/кН	що.х+0,5bт, Н/кН
0,0	2,4	6498	67489	1,1	0,270	88,0	89,1	45,1
5,0	2,5	6644	69119	1,1	0,227	73,9	75,1	38,1
10,0	2,5	6837	71192	1,2	0,198	64,5	65,7	33,5
15,0	2,6	7077	73711	1,2	0,177	57,8	59,1	30,1
19,0	2,7	7303	76046	1,3	0,165	53,7	55,0	28,1
20,0	2,7	7365	76674	1,3	0,162	52,8	54,1	27,7
23,4	2,8	7587	78943	1,3	0,154	50,1	51,4	26,3
25,0	2,8	7700	80082	1,3	0,150	48,9	50,2	25,8
30,0	3,0	8082	83934	1,4	0,140	45,8	47,2	24,3
35,0	3,1	8512	88231	1,5	0,133	43,2	44,7	23,1
40,0	3,3	8989	92972	1,5	0,126	41,1	42,6	22,1
45,0	3,5	9514	98158	1,6	0,120	39,3	40,9	21,3
50,0	3,7	10086	103789	1,7	0,116	37,7	39,4	20,6
55,0	4,0	10705	109865	1,8	0,112	36,4	38,2	20,0
60,0	4,2	11372	116385	1,9	0,108	35,2	37,1	19,5
65,0	4,5	12086	123349	2,0	0,105	34,2	36,2	19,1
70,0	4,7	12847	130758	2,2	0,102	33,3	35,4	18,8
75,0	5,0	13656	138612	2,3	0,099	32,4	34,7	18,5
80,0	5,4	14513	146911	2,4	0,097	31,7	34,1	18,3
85,0	5,7	15416	155654	2,6	0,095	31,0	33,6	18,1
90,0	6,0	16367	164841	2,7	0,093	30,4	33,1	17,9
95,0	6,4	17366	174474	2,9	0,092	29,9	32,7	17,8
100,0	6,8	18411	184551	3,1	0,090	29,3	32,4	17,7
0,0	2,4	6498	67489	1,1	0,270	88,0	89,1	45,1

4. Решение тормозных задач

Важными показателями процесса торможения поезда являются тормозной путь S_т, скорость в начале V_н и конце V_к торможения, а характеристикой тормозной системы поезда - тормозной коэффициент поезда .

Тормозные задачи делятся на две группы:

I группа - расчет тормозного пути, начальной или конечной скорости при известном тормозном коэффициенте поезда;

II группа - определение необходимого тормозного коэффициента и минимального количества тормозных осей в поезде при известных значениях тормозного пути, начальной и конечной скорости.

Значение расчетного тормозного пути устанавливается нормативными документами. В курсовой работе расчетный тормозной путь принимается равным 1000 м при уклонах до -6 °/_оо и 1200 м при уклонах круче -6 °/_оо.

4.1 Определение максимальной скорости движения по тормозам (тормозная задача I группы)

Расчет максимальной скорости движения по тормозам V_н выполняется в следующем порядке:

1) задаютс...