3. Расчет массы состава. Определение длины состава

Для того чтобы снизить себестоимость перевозок грузов, нужно перевозить их в поездах возможно большей массы. Эта наибольшая масса ограничивается возможностью проведения поезда электровозом по наиболее тяжелому (расчетному) подъему, условиями трогания поезда с места на станции (а иногда и на расчетном подъеме) и длиной приемоотправочных путей. Под расчетным подъемом понимают наиболее трудный для движения в выбранном направлении подъем, на котором локомотив развивает расчетную силу тяги при расчетной скорости движения.

Как правило, наиболее крутой подъем при большой длине принимают за расчетный.

Необходимо анализировать профиль пути и выбрать с соответствующими обоснованиями расчетный подъем i_Р . Электровоз на расчетном подъеме должен развивать большую допустимую силу тяги, называемую расчетной F_Р . Скорость электровоза при такой силе тяги называют расчетной скоростью V_Р . Эти расчетные значения силы тяги и скорости находят в точке пересечения тяговой характеристики электровоза при наибольшем напряжении на тяговом двигателе при нормальном возбуждении с ограничивающей линией по сцеплению (точка В на рис.2).

При установившейся расчетной скорости движения V_Р на расчетном подъеме i_Р массу состава m_с , т в соответствии с /2/ определяют по формуле

, (9)

где F_кр - расчетная сила тяги, Н;

m_э - масса электровоза, т (см. табл.1);

- основное удельное сопротивление движению состава, Н/кН;

- основное удельное сопротивление движению электровоза при работе в режиме тяги, Н/кН;

g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения.

Основное удельное сопротивление локомотива рассчитывают по формуле:

= 1,9+0,01 V_P+ 0,0003 V_P². (10)

Основное удельное сопротивление состава определяют по формуле:

, (11)

где - соответственно доли (не проценты) 4-, 6-,8-осных грузовых вагонов в составе;

- основное удельное сопротивление 4-осных грузовых вагонов на подшипниках

качения, Н/кН:

; (12)

- основное удельное сопротивление 4-осных грузовых вагонов на подшипниках

скольжения, Н/кН:

; (13)

- основное удельное сопротивление 6-осных вагонов, Н/кН:

; (14)

- основное удельное сопротивление 8-осных вагонов, Н/кН:

. (15)

Здесь - средняя нагрузка от оси на рельсы соответственно 4-, 6-, 8-осных грузовых вагонов, т/ось:

; (16)

где - массы соответственно 4-, 6-, 8-осных грузовых вагонов, т (см. табл.1).

Вычислив значения и по формулам (10) и (11), а затем, определив из тяговых характеристик расчетную силу тяги F_кр , рассчитывается масса состава.

В связи с тем, что при трогании поезда его сопротивление больше, чем при движении, рассчитанную по условию движения на расчетном подъеме массу состава нужно проверить на трогание с места на станции (i_р = 0) и на расчетном подъеме i_р по формуле согласно /2/:

, (17)

где m_{с тр} - масса состава по условиям трогания с места, т;

F_ктр - сила тяги электровоза при трогании с места, кН, которую берут из тяговых характеристик на ограничивающей линии по сцеплению колес с рельсами при V=0 в табл. 6 (точка А на рис. 2);

i - подъем, ‰, на котором проверяется масса состава на трогание;

w_тр - удельное сопротивление состава при трогании, Н/кН;

g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения.

Значение удельного сопротивления состава при трогании определяется по формуле:

, (18)

где - удельное сопротивление при трогании с места четырехосного вагона на подшипниках скольжения, Н/кН;

- удельное сопротивление при трогании с места четырехосного вагона на подшипниках качения, Н/кН;

- удельное сопротивление при трогании с места шестиосного вагона на подшипниках качения, Н/кН;

- удельное сопротивление при трогании с места восьмиосного вагона на подшипниках качения, Н/кН.

Если полученная масса состава m_стр окажется больше рассчитанной массы m_c, то электровоз сможет взять данный состав с места. В том случае, когда при трогании на подъеме масса состава m_стр окажется меньше m_c , взять поезд с места электровоз не сможет, и останавливаться на таком подъеме без крайней необходимости нельзя. Об этом необходимо написать в пояснительной записке.

Число вагонов в составе определяют по формулам:

. (19)

Полученное количество вагонов разного типа необходимо округлить до целых числовых значений. Причем, при необходимости произвести их корректировку с учетом проверки по массе состава, пересчитать массу состава, если это требуется, и указать, что в дальнейшем именно она будет использована в расчетах.

Массу состава m_c необходимо также проверить по длине приемоотправочных станционных путей l_ст , в пределах которых поезд должен устанавливаться (с запасом в 10м) согласно /2/.

Длину поезда l_п , м с этим запасом определяют по формуле:

l_п = l_с + l_э + 10, (20)

где l_э - длина электровоза, м (см. задание);

l_с - длина состава, м, определяемая по формуле

, (21)

где l_В4, l_В6, l_В8, - длина соответственно 4-, 6-, 8-осных вагонов, м (см. исходные данные).

Рассчитанная по формуле (20) длина поезда должна быть меньше длины приемоотправочных путей l_ст. В качестве такого пути необходимо брать наиболее короткий элемент профиля пути из трех станционных элементов (ст. А, Б или В) при i =0.

После расчета необходимо указать l_п < l_ст или l_п > l_ст с соответствующим выводом.

Оформление шага. Расчетный подъем i_р = …… ‰, расчетная скорость V_р = …… км/ч, расчетная сила тяги F_кр = …… Н, масса состава m_с = …… т, m_стр = ...... т; число вагонов различного типа, l_п = …… м, l_ст = …… м, вывод по неравенству l_п < l_ст или l_п > l_ст.