Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины
Восточноукраинский национальный университет
имени Владимира Даля
Методические указания
к выполнению практических занятий и контрольных работ по дисциплине
«ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА»
(Для студентов всех форм обучения по специальности
8.100403 «Организация перевозок и управление
на промышленном транспорте»)
Утверждено на заседании
кафедры компьютерных технологий на
промышленном и городском
транспорте
Луганск
2011
УДК 629.4: 656.22
Методические указания к выполнению практических занятий и контрольной работы по дисциплине «Транспортные средства». (Для студентов всех форм обучения по специальности 8.100403 «Организация перевозок и управление на промышленном транспорте»)./ Сост.: А.А.Андреев, Т.Б.Ивченко – Луганск: ВНУ. - 2009 г. - 40 с.
Изложены основы тяговых расчетов и расхода энергоносителей при выполнении перевозок на железнодорожном и автомобильном транспорте. Предназначены для студентов всех форм обучения при проведении практических занятий и выполнении контрольных работ по дисциплине «Транспортные средства». Даны варианты контрольных заданий и изложены примеры их выполнения.
Составители: |
А.А.Андреев, доцент Т.Б.Ивченко, ст.преп. |
Ответственный за выпуск: Л.А.Губачева, проф., д.т.н.
1. Технико-экономический анализ эксплуатации подвижного состава железных дорог Задача №1 Определение удельного и полного сопротивления движения поезда
Определить удельное и полное сопротивление поезда с локомотивом 2ТЭ116 в режиме тяги на участке перегона при том условии, что состав сформирован из 10 порожних крытых вагонов (4-х осных), 5 груженых полувагонов (8-и осных) и 15 груженых цистерн (4-х осных). Расчет произвести для скоростей движения 0 км/ч, 50 км/ч и 100 км/ч. Построить графики удельного и полного сопротивления поезда от скорости движения. Параметры участка перегона:
- уклон 0 о/оо;
- радиус кривизны 1000 м
- протяженность криволинейного участка 700 м;
- путь бесстыковой.
Пример решения задачи № 1.
1. Удельное сопротивление локомотива в режиме тяги при движении по бесстыковому пути определяется как:
. (кгс/т) (1.1)
Полное сопротивление движению локомотива определится как:
,
(кгс) (1.2)
где Р=276 т – масса тепловоза 2ТЭ116;
Удельное и полное сопротивления движения локомотива для расчетных скоростей движения
Таблица 1.1
№ п/п |
Сопротивление движению |
Ед. измерения |
Обозначение |
Скорость движения, V(км/ч) |
||
0 |
50 |
100 |
||||
1 |
Удельное |
wo' |
(кгс/т) |
1,9 |
2,925 |
5,2 |
2 |
Полное |
Wo’ |
(кгс) |
524,4 |
807,3 |
1435,2 |
2. Определим удельные нагрузки от колесной пары на рельс для вагонов на основании следующих зависимостей:
- для порожних
вагонов
;
(т)
- для груженых
вагонов
,
(т)
где
- масса тары вагона, т.
-
грузоподъемность вагона, т.
- количество осей
вагона.
Масса и удельная нагрузка вагонов
Таблица 1.2.
№ п/п |
Тип вагона |
Кол-во осей, no (шт) |
Масса тары вагона, (т) |
Масса груза, (т) |
Удельная
нагрузка на ось,
|
1. |
Крытый |
4 |
22,0 |
0 |
5,5 |
2. |
Полувагон |
8 |
45,2 |
125 |
21,28 |
3. |
Цистерна |
4 |
25,3 |
62 |
21,83 |
(т)
3. Удельные сопротивления грузовых вагонов на роликовых подшипниках при движении по бесстыковому пути:
- четырехосные вагоны ( 6 т)
;
(1.3)
- четырехосные вагоны ( 6 т)
;
(1.4)
- восьмиосные вагоны
.
(1.5)
Полное сопротивление движению вагона определится как:
,
(1.6)
- масса вагона (в
груженом или порожнем состоянии, в
зависимости от задания).
Удельные сопротивления вагонов для расчетных скоростей движения Таблица 1.3
№ п/п |
Тип вагона |
Скорость движения, V (км/ч) |
||
0 |
50 |
100 |
||
1. |
Крытый (порожний) |
1,0 |
3,5 |
6,8 |
2. |
Полувагон (груженый) |
0,98 |
1,24 |
1,9 |
3. |
Цистерна (груженый) |
0,83 |
1,27 |
2,17 |
Полные сопротивления вагонов для расчетных скоростей движения Таблица 1.4
№ п/п |
Тип вагона |
Масса вагона, mi (т) |
Скорость движения, V (км/ч) |
||
0 |
50 |
100 |
|||
1. |
Крытый (порожний) |
22,0 |
22,0 |
77,0 |
149,6 |
2. |
Полувагон (груженый) |
170,2 |
167,13 |
211,52 |
323,89 |
3. |
Цистерна (груженый) |
87,3 |
73,11 |
111,09 |
189,08 |
4. Полная масса состава определяется как:
,
(1.7)
где
- количество крытых вагонов, полувагонов
и цистерн в составе.
- масса крытых
вагонов, полувагонов и цистерн в составе.
Таким образом:
Q=1022+5170,2+1587,3=2380,5 т.
Весовые коэффициенты вагонов состава определятся как:
:
(1.8)
- для крытых
;
- для полувагонов
;
- для цистерн
.
Обязательным условием при определении весовых коэффициентов является выполнение следующего равенства:
.
5. Удельное сопротивление движению состава, сформированного из 10 порожних крытых вагонов (4-х осных), 5 груженых полувагонов (8-и осных) и 15 груженых цистерн (4-х осных), определяется как:
,
(1.9)
где
- удельные сопротивления движению крытых
вагонов, полувагонов и цистерн,
соответственно.
Полное сопротивление движению состава:
.
(1.10)
Удельные и полные сопротивления состава
Таблица 1.5
№ п/п |
Сопротивление движению состава |
Обозначение |
Ед. измерения |
Скорость движения, V(км/ч) |
||
0 |
50 |
100 |
||||
1 |
Удельное |
wo'’ |
(кгс/т) |
0,9 |
1,47 |
2,5 |
2 |
Полное |
Wo’’ |
(кгс) |
2152,07 |
3493,68 |
5950,97 |
Удельное сопротивление движению поезда
.
(1.11)
6. Полное сопротивление движению поезда:
,
(1.12)
где
=
i – дополнительное удельное
сопротивление движению от уклона
(подъема или спуска);
Т.к. для расчетного участка перегона i =0 о/оо, то, соответственно =0 кгс/т.
- дополнительное
удельное сопротивление движению поезда
от кривой, кгс/т.
При длине поезда менее или равной длине кривой
,
(1.13)
где R – радиус кривой, м.
При длине поезда более длины кривой
,
(1.14)
где
- длина дуги кривой, м;
- длина поезда, м.
Длина поезда определяется как сумма длин всех единиц подвижного состава в поезде, а именно:
(1.15)
где
-
длина локомотива, м;
-
количество вагонов i-й группы;
-
длина вагонов i-й группы;
Для данной задачи:
- длина локомотива =36 м;
- дина вагона:
крытого
=15
м;
полувагона
=
20 м;
цистерны
=
12 м;
Таким образом:
м.
Поскольку длина криволинейного участка перегона больше длины поезда, дополнительное удельного сопротивление движению поезда от кривой определяется как:
кгс/т.
Удельные и полные сопротивления поезда
Таблица 1.6
№ п/п |
Сопротивление движению поезда |
Обозначение |
Ед. измерения |
Скорость движения, V(км/ч) |
||
0 |
50 |
100 |
||||
1 |
Удельное |
(кгс/т) |
wo |
1,01 |
1,62 |
2,78 |
2 |
Полное |
(кгс) |
Wo |
4536,22 |
6160,86 |
9246,27 |
W
Рис.1.1. Графики удельных и полных сопротивлений поезда
Исходные данные к задачам №1, №2, №3:
Таблица 1.7
№ вар. |
Локомотив |
Вагоны |
Уклон, i, ‰ |
Радиус, r, м |
Протяженность криволинейного участка, l, м |
||||
ПВ |
КВ |
Цисте-рны |
Хоппе-ры |
ПЛ |
|||||
|
|
2ТЭ116 |
10п/4 |
5г/4 |
|
12г/4 |
|
1 |
500 |
1200 |
|
|
2ТЭ10В |
15г/6 |
|
5п/8 |
|
13п/4 |
2 |
800 |
1100 |
|
|
2ТЭП60 |
20п/8 |
|
3г/4 |
2п/4 |
|
3 |
1000 |
1000 |
|
|
2ТЭ116 |
|
10п/4 |
15г/8 |
5п/4 |
|
4 |
700 |
1500 |
|
|
ТЭП70 |
5г/4 |
|
5п/4 |
|
15п/4 |
5 |
450 |
1400 |
|
|
ЧМЭ3 |
|
10г/4 |
|
10г/4 |
11г/4 |
6 |
400 |
1700 |
|
|
2ТЭ116 |
10п/6 |
|
10г/8 |
|
17п/4 |
7 |
600 |
1600 |
|
|
2М62 |
|
17г/4 |
20г/4 |
8п/4 |
|
8 |
900 |
1200 |
|
|
2ТЭ10В |
12г/8 |
|
15г/4 |
|
18г/4 |
9 |
750 |
1300 |
|
|
М62 |
|
9п/4 |
14г/8 |
7п/4 |
|
10 |
550 |
1600 |
|
|
ТЭМ2 |
12п/4 |
8г/4 |
|
10г/4 |
|
9 |
750 |
1200 |
|
|
3ТЭ10М |
15г/6 |
|
5г/8 |
|
13п/4 |
8 |
850 |
1100 |
|
|
ТЭП70 |
20г/8 |
|
13г/4 |
7п/4 |
|
7 |
1100 |
1000 |
|
|
ВЛ8 |
|
14п/4 |
6п/8 |
5г/4 |
|
6 |
1200 |
1500 |
|
|
ВЛ22М |
5п/4 |
|
8п/4 |
|
20г/4 |
5 |
500 |
1400 |
|
|
ВЛ23 |
|
15п/4 |
|
15п/4 |
25г/4 |
4 |
800 |
1700 |
|
|
ЧС2т |
15п/6 |
|
17г/8 |
|
12п/4 |
3 |
1000 |
1600 |
|
|
ВЛ82 |
|
9п/4 |
10г/4 |
7п/4 |
|
2 |
700 |
1200 |
|
|
ВЛ60 |
10г/8 |
|
19г/4 |
|
5г/4 |
1 |
450 |
1300 |
|
|
ЧС4т |
|
10г/4 |
6п/8 |
18п/4 |
|
2 |
400 |
1600 |
|
|
ВЛ80 |
15п/4 |
10п/4 |
|
12г/4 |
|
3 |
600 |
1200 |
|
|
ВЛ60 |
12п/6 |
|
7п/8 |
|
13г/4 |
4 |
900 |
1100 |
|
|
ВЛ10 |
19г/8 |
|
18п/4 |
7г/4 |
|
5 |
750 |
1000 |
|
|
ВЛ82 |
|
11п/4 |
11п/8 |
11г/4 |
|
6 |
550 |
1500 |
|
|
ВЛ10 |
10п/4 |
|
13г/4 |
|
17г/4 |
7 |
750 |
1400 |
|
|
ЧС4т |
|
12г/4 |
|
13п/4 |
14г/4 |
8 |
850 |
1700 |
|
|
2ТЭ116 |
16г/6 |
|
18п/8 |
|
11п/4 |
9 |
1100 |
1600 |
|
|
2ТЭ10В |
|
18п/4 |
10п/4 |
15г/4 |
|
10 |
1200 |
1200 |
|
|
2ТЭП60 |
12г/8 |
|
14г/4 |
|
17г/4 |
9 |
500 |
1300 |
|
|
2ТЭ116 |
|
14г/4 |
14г/8 |
22п/4 |
|
8 |
800 |
1600 |
|
|
ТЭП70 |
|
12г/4 |
3п/8 |
15г/4 |
|
7 |
1000 |
1200 |
|
|
ЧМЭ3 |
15п/4 |
15п/4 |
|
18п/4 |
|
6 |
700 |
1100 |
|
|
2ТЭ116 |
12п/6 |
|
17п/8 |
|
9г/4 |
5 |
450 |
1000 |
|
|
2М62 |
14г/8 |
|
13п/4 |
21г/4 |
|
4 |
400 |
1500 |
|
|
2ТЭ10В |
|
21п/4 |
11г/8 |
14г/4 |
|
3 |
600 |
1400 |
|
|
М62 |
12п/4 |
|
12г/4 |
|
22п/4 |
2 |
900 |
1700 |
|
|
ТЭМ2 |
|
12п/4 |
|
13п/4 |
19г/4 |
1 |
750 |
1600 |
|
|
3ТЭ10М |
16п/6 |
|
14п/8 |
|
13п/4 |
2 |
550 |
1200 |
|
|
ТЭП70 |
|
18п/4 |
10п/4 |
15г/4 |
|
3 |
750 |
1300 |
|
|
ВЛ8 |
12п/8 |
|
17г/4 |
|
17п/4 |
4 |
850 |
1600 |
|
|
ВЛ22М |
|
18г/4 |
20г/8 |
4п/4 |
|
5 |
1100 |
1200 |
|
|
ВЛ23 |
10п/4 |
|
18п/8 |
|
11п/4 |
6 |
1200 |
1100 |
|
|
ЧС2т |
|
18п/4 |
10п/4 |
15г/4 |
|
7 |
500 |
1000 |
|
|
ВЛ82 |
15г/8 |
|
14г/4 |
|
17г/4 |
8 |
800 |
1500 |
|
|
ВЛ60 |
|
14г/4 |
14г/8 |
22п/4 |
|
9 |
1000 |
1400 |
|
|
ЧС4т |
|
12г/4 |
3п/8 |
15г/4 |
|
10 |
700 |
1700 |
|
|
ВЛ80 |
15п/4 |
14г/4 |
|
24г/4 |
|
9 |
450 |
1600 |
|
|
ВЛ60 |
24г/6 |
|
16г/8 |
|
19п/4 |
8 |
400 |
1200 |
|
|
3ТЭ10М |
24п/8 |
|
13г/4 |
8г/4 |
|
7 |
600 |
1300 |
|
|
ТЭП70 |
|
14п/4 |
14г/8 |
18г/4 |
|
6 |
900 |
1600 |
Примечание: в столбце «Вагоны» в числителе записывается количество вагонов (груженых либо порожних), а в знаменателе – количество осей соответствующего типа вагона.
Задача №2
Определение расчетного уклона профиля участка перегона
и скоростей установившегося движения поезда
На основании исходных данных о составе поезда для задачи №1 определить значение расчетного уклона профиля участка перегона, а также скорости установившегося движения поезда на участках с уклонами 0, 5, 10 о/оо. Профиль и план участка перегона прямолинейный, бесстыковый.
Пример решения задачи №2.
На основании правил тяговых расчетов масса состава определяется на основании следующей зависимости:
, (2.1)
- касательная сила
тяги на расчетном подъеме (длительный
режим движения), кгс;
,
-
удельные сопротивления движению на
расчетном подъеме локомотива и вагона
(для скорости длительного режима),
кгс/т;
ip – значение расчетного подъема о/оо.
Поскольку в задании требуется определить значение расчетного подъема для состава с известным типом и количеством вагонов (а также их масс) и заданным типом локомотива, то исходя из (1) определяем расчетный подъем:
.
(2.2)
Для длительного режима тепловоза 2ТЭ116:
- сила тяги
=50600
кгс;
- скорость vр=24,2 км/ч.
Удельные сопротивления движению длительного режима на бесстыковом пути составят для:
- локомотива в режиме тяги
=2,24 кгс/т ; (2.3)
- порожнего крытого вагона (четырехосного)
=2,11 кгс/т; (2.4)
- груженого полувагона (восьмиосного)
=1,06 кгс/т; (2.5)
- груженой цистерны (четырехосной)
=0,99 кгс/т. (2.6)
Удельное сопротивление
движению состава при определенных ранее
весовых коэффициентах
(см. пример решения задачи №1):
=1,12
кгс/т; (2.7)
Таким образом, значение расчетного подъема составит:
=17,81
о/оо.
С целью определения равновесных скоростей движения поезда для указанных значений уклонов необходимо определить силы сопротивления поезда. Исходя из этого, на основании (2.1-2.7) определим удельные сопротивления движению подвижного состава поезда для скоростей движения 0, 50, 100 км/ч.
Удельные сопротивления движения подвижного состава для уклона 0о/оо
Таблица 2.1
Скорость, V (км/ч) |
Удельные сопротивления движения подвижного состава, wo’’ (кгс/т) |
Полное сопротивление движения поезда, Wo (кгс) |
||||
Локомотив |
Крытый вагон |
Полувагон |
Цистерна |
Состав |
||
0,0 |
1,90 |
1,0 |
0,98 |
0,84 |
0,91 |
2676,75 |
50,0 |
2,91 |
3,50 |
1,24 |
1,27 |
1,47 |
4301,65 |
100,0 |
5,20 |
6,80 |
1,90 |
2,17 |
2,50 |
7387,55 |
Удельные сопротивления движения подвижного состава для уклона 5 о/оо
Таблица 2.2
Скорость, V (км/ч) |
Удельные сопротивления движения подвижного состава, wo’’ (кгс/т) |
Полное сопротивление движения поезда, Wo (кгс) |
||||
Локомотив |
Крытый вагон |
Полувагон |
Цистерна |
Состав |
||
0,0 |
1,90 |
1,00 |
0,98 |
0,84 |
0,90 |
15959,25 |
50,0 |
2,93 |
3,50 |
1,24 |
1,27 |
1,47 |
17584,15 |
100,0 |
5,20 |
6,80 |
1,90 |
2,17 |
2,50 |
20670,05 |
Удельные сопротивления движения подвижного состава для уклона 10 о/оо
Таблица 2.3.
Скорость, V (км/ч) |
Удельные сопротивления движения подвижного состава, wo’’ (кгс/т) |
Полное сопротивление движения поезда, Wo (кгс) |
||||
Локомотив |
Крытый вагон |
Полувагон |
Цистерна |
Состав |
||
0,0 |
1,90 |
1,00 |
0,98 |
0,84 |
0,90 |
29241,75 |
50,0 |
2,93 |
3,50 |
1,24 |
1,27 |
1,47 |
30866,65 |
100,0 |
5,20 |
6,80 |
1,90 |
2,17 |
2,50 |
33952,55 |
Для указанных значений уклонов профиля перегона скорость установившегося движения поезда и сила тяги локомотива определяется графическим способом на основании рис.2.1.
Параметры установившегося движения поезда в зависимости от значений уклона профиля пути
Таблица 2.4
Параметр установившегося режима |
Уклон, i,о/оо |
|||
17,81 |
10,0 |
5,0 |
0,0 |
|
Сила тяги, Fk (кгс) |
50600 |
30500 |
18500 |
7500 * |
Скорость, V (км/ч) |
24,2 |
41,8 |
69,8 |
100,0 * |
* - скорость и сила тяги установившегося режима движения ограничена конструкционной скоростью локомотива.
Fк,
W, кгс
V,
км/ч
Р
ис.1.
Тяговая характеристика тепловоза 2ТЭ116
и кривые сопротивления движению поезда