Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ПЕТЕРБУРГСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООЬЩЕНИЯ»

кафедра «Изыскания и проектирование железных дорог»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОЙ РАБОТЕ:

«Тяговые расчеты при проектировании железных дорог»

Выполнил:

студент группы СЖД -

Чериченко С.Д.

Проверил:

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2012

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3

1.Определение основного удельного сопротивления движению поезда.

1.1.Основное сопротивление движению грузовых вагонов на звеновом пути. 4

1.2.Основное средневзвешенное удельное сопротивление движению

состава. 4

1.3.Основное удельное сопротивление движению локомотива на звеньевом пути. 5

1.4.Основное удельное сопротивление движению поезда. 5

2.Построение графиков ограничения силы тяги локомотива. 6

3.Определение веса состава, длины поезда и количества вагонов. 6

3.1.Определение расчетной массы состава. 6

3.2.Определение количества вагонов в составе. 6

3.3.Определение длинны поезда. 7

3.4.Проверка массы состава по троганию с места. 7

4.Построение графиков удельных равнодействующих сил для основных режимов движения поезда. 8

5.Определение ограничений скоростей по тормозам, в зависимости от величины уклона. 11

6.Построение кривой скорости.

6.1.Спряжение и приведение уклонов профиля. 12

6.2.Определение ограничения скорости. 13

7.Построение кривой V(S). 15

8.Построение кривой t(S). 15

9.Построение кривой F_k (S). 15

10.Построение кривой тока электровоза I(S). 16

11.Определение расхода электрической энергии. 16

12.Определение расхода топлива тепловозом. 17

13.Определение механической работы силы тяги локомотива. 18

14.Определение механической работы сил сопротивления. 18

15.Список литературы 19

Введение

В тяговых расчётах изучаются силы, действующие на поезд и их взаимодействие, также решение ряда практических задач по определению скорости движения, времени хода поездов, механической работы локомотива, сил сопротивления движению поезда, определение расхода электрической энергии дизельного топлива.

Модель поезда должна быть, во-первых, адекватна фактическому поезду и в тоже время более простой, с целью уменьшения трудоёмкости расчёта.

Модель поезда может быть в виде:

1. стержня;

2. упругой нити;

3. системы масс со связями;

4. точка.

В данном курсовом проекте, модель поезда будет в виде точки.

Силы действующие на поезд:

F_K - сила тяги;

В_Т - сила торможения;

W - сила сопротивления движению поезда;

F_K - сила действующая по направлению движения поезда, принимается положительной, источником силы является локомотив. Сила управляемая.

В_Т - сила действующая против движения поезда, принимаем со знаком “-“, источником силы является тормозные устройства локомотива и вагонов. Сила управляемая.

W- могут быть “-” “ и “+” . Эти силы не управляемые.

Силы, приложенные ко всему составу, называются полными и обозначаются F_k;B_t;W;[кгс].

Силы, приложенные к единице массы, называются удельными и определяются:

fk=F_K/(P+Q)[кгс/т] b_т=В_т/(P+Q)[кгс/т] w=W/(P+Q)[кгс/т],

где P+Q - масса локомотива и подвижного состава.

В зависимости от соотношения этих сил, различают следующие режимы работы:

Режим тяги

R = F_K+-W

r =f_k +-w

Режим торможения

R = - В_т +- W

r = - b_T +- w

Режим холостого хода

R = F_K ± W

r = f_k±w

В зависимости от знака равнодействующей зависит характер движения поезда

г > - ускоренное движение

г < - замедленное движение

г = 0 - равномерное движение

1. Определение основного удельного сопротивления движению поезда.

1.1. Основное сопротивление движению грузовых вагонов на звеньевом пути.

ω_о(4)” = 0,7 +

ω_о(8)” = 0,7 +

ω_0(i)״ - основные силы сопротивления, кгс/т;

q_o(i) - осевая нагрузка;

V - скорость движения.

q_о(i) =

п - число осей;

q_6p - масса груза вместе с вагоном.

q_6p(i) = q_m(i) + а q_в(i)

q_m(i) - масса тары, т;

q_в(i) - грузоподъемность вагона, т;

а - коэффициент полногрузности.

q_бр(4) = q_т(4) + α₍₄₎q_в(4) = 24 +0,85·57 = 72,45 т

q_бр(8) = q_т(8) + α₍₈₎q_в(8) = 49 +0,86·123 = 154,78 т

q_о(4) = = = 18,1125 т

q_о(8) = = = 19,3475 т

1.2. Основное средневзвешенное удельное сопротивление движению состава.

ω _о″ = ω_o″ ₍₄₎β₍₄₎+ ω_o″ ₍₈₎β₍₈₎

β - соотношение вагонов в составе по весу.

β_(i) =

γ_i - соотношение вагонов по количеству, %.

β₍₄₎ = = 0,58

β₍₈₎ = = 0,42

1.3. Основное удельное сопротивление движению локомотива на звеньевом пути.

ω _о^' = 1,9 + 0,01V + 0,0003V ² (режим тяги)

ω _ох^' = 2,4 + 0,011V + 0,00035V ² (режим холостого хода)

Расчеты сведены в таблицу 1.

1.4. Основное удельное сопротивление движению поезда.

ω_о =

Р - вес локомотива, т;

Q - вес состава, т.

ω_ох =

Расчеты сведены в таблицу 1. Таблица 1.

v км/ч	Wo', кгс/т	Wox', кгс/т	Wo"(4), кгс/т	Wo"(8), кгс/т	Wo", кгс/т	Wo, кгс/т		Wox, кгс/т
						ВЛ80К	2ТЭ10Л	ВЛ80К	2ТЭ10Л
0,00	1,90	2,40	0,87	1,01	0,93	0,98	1,00	1,00	1,03
10,00	2,03	2,55	0,94	1,04	0,98	1,03	1,05	1,06	1,09
20,00	2,22	2,75	1,03	1,09	1,06	1,11	1,14	1,14	1,17
23,40	2,30	2,85	1,07	1,12	1,09	1,15	1,17	1,18	1,21
30,00	2,47	3,04	1,16	1,17	1,16	1,23	1,25	1,25	1,29
40,00	2,78	3,40	1,31	1,26	1,29	1,36	1,39	1,40	1,43
44,20	2,93	3,57	1,38	1,31	1,35	1,43	1,46	1,46	1,50
50,00	3,15	3,82	1,49	1,38	1,44	1,53	1,56	1,56	1,60
60,00	3,58	4,32	1,70	1,52	1,62	1,72	1,75	1,76	1,80
70,00	4,07	4,88	1,93	1,68	1,82	1,93	1,97	1,97	2,03
80,00	4,62	5,52	2,19	1,86	2,05	2,18	2,22	2,23	2,89
90,00	5,23	6,22	2,48	2,07	2,31	2,46	2,51	2,51	2,58
100,00	5,90	7,00	2,80	2,29	2,59	2,76	2,81	2,81	2,89
110,00	6,63	7,84	3,14	2,54	2,89	3,08	3,14	3,14	3,23

2. Построение графиков ограничения силы тяги локомотива

3. Определение веса состава, длины поезда и количества вагонов

3.1. Определение расчетной массы состава

Q_р =

F_кр – высчитываем силу тяги.

Q_р = = = 3582 = 3600 т (для 2ТЭ10Л)

Q_р = = =3465 = 3500 т (для ВЛ80^К)

3.2. Определение количества вагонов в составе

n_i =

Для 2ТЭ10Л:

n₄ =

n₈ =

Q_окр =n₍₄₎ q_бр(4)+ n₍₈₎ q_бр(8)=28·74,45+10·154,78=3632,4=3600 т

Q_P-Q_oкp= 3600 -3600 = 0 т

Для ВЛ80^К:

n₄ =

n₈ =

Q_окр =n₍₄₎q_бр(4)+ n₍₈₎q_{бр(8 )}= 28·74,45+10·154,78 = 3632,4 = 3600 т

Q_P-Q_oкp= 3500 - 3600 = 100 т

3.3. Определение длинны поезда

l_п =п₍₄₎l₍₄₎ + п₍₈₎l₍₈₎ + l_л

l_п -длинна поезда, м;

l_л -длинна локомотива, м;

l_i -длинна вагона, м.

Для 2ТЭ10Л:

l_п =п₍₄₎l₍₄₎ + п₍₈₎l₍₈₎ + l_л=28·14+10·20+34+10= 636м

l_п +10 = 636< l_по = 850м

Для ВЛ80^К:

l_п =п₍₄₎l₍₄₎ + п₍₈₎l₍₈₎ + l_л=28·14+10·20+33+10= 635м

l_п +10 = 635< l_по= 850м

3.4.Проверка массы состава по троганию с места

Q_тр =

ω_тр(i)^″ =

ω_тр^″ =β₍₄₎ ω_тр(4) + β₍₈₎ ω_тр(8)

ω_тр(4)^″ =

ω_тр(8)^″ =

ω_тр^″ =β₍₄₎ ω_тр(4) + β₍₈₎ ω_тр(8)= 0,58·1,114+0,42·1,06=1,09кгс/т

Для 2ТЭ10Л:

Q_тр = т

Q_тр> Q_р

Для ВЛ80^К:

Q_тр = т

Q_тр> Q_р

4. Построение графиков удельных равнодействующих сил для основных режимов движения поезда

В режиме тяги:

r = f_k-ω_o(для прямого участка пути и площадки);

f_{k= .}

Дополнительное сопротивление учитывается при построении:

r = f_k - .

В режиме холостого хода:

r = - ω_ох

либо

r = -

В режиме торможения:

r = - (νb_m + ω_ох)

v - коэффициент использования тормозной силы (ν = 1-экстренное торможение; v =0,5-служебное торможение);

b_т -удельная тормозная сила поезда.

r = - [(ν10³ φ_кр9_р + )/ ]

φ_к - расчетный коэффициент трения тормозной колодки о колесо;

9_р -расчетный тормозной коэффициент.

Для стандартных чугунных тормозных колодок:

φ_кр =

9_р =

ΣК_р - суммарное, расчетное на сжатие на тормозные оси, тс.

ΣК_р = Σ(п_т(i) п_о(i) К_р(i)

n_m(i) -количество тормозных вагонов данного типа;

n_o(i) -число осей вагонов;

К_p(i) -расчетное на сжатие на тормозную ось вагона i-типа, тс(для вагонов, оборудованных чугунными колодками 7тс).

Расчеты для сведены в таблицы 3 и 4.

Таблица 2а (для ВЛ80^К)

V, км/ч	Fк, кгс	fк, кгс/т	Wo', кгс/т	Pw0, кгс/т	wo", кгс/т	Qwо", кгс	Wo, кгс/т	r=fк- wо, кгс/т	Wox', кгс/т	Pw'ox, кгс	г= -wo, кгс/т	Ψкр	9р, тс/т	bт, кгс/т	г= -(bт+wox), кгс/т	г= -(0,5bт+wох); кгс/т
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
0	66200,00	16,61	1,90	349,60	0,87	3601,60	0,98	15,62	2,40	441,60	-1,01	0,27	0,35	94,81	-95,83	-48,42
10	57200,00	14,35	2,03	373,52	0,94	3789,15	1,03	13,30	2,55	463,31	-1,06	0,20	0,35	69,53	-70,60	-35,83
20	53600,00	13,44	2,22	408,48	1,03	4071,38	1,11	12,32	2,75	487,97	-1,14	0,16	0,35	56,89	-58,03	-29,59
30	51600,00	12,94	2,47	454,48	1,16	4448,28	1,23	11,71	3,04	515,57	-1,24	0,14	0,35	49,30	-50,55	-25,9С
40	49700,00	12,47	2,78	511,52	1,31	4919,86	1,36	11,10	3,40	546,11	-1,37	0,13	0,35	44,25	-45,62	-23,43
44,2	49000,00	12,29	2,93	538,77	1,38	5146,15	1,43	10,86	3,57	559,82	-1,43	0,12	0,35	42,59	-44,02	-22,73
50	48000,00	12,04	3,15	579,60	1,49	5486,10	1,53	10,52	3,82	579,60	-1,52	0,12	0,35	40,63	-42,16	-21,84
60	43200,00	10,84	3,58	658,72	1,70	6147,02	1,72	9,13	4,32	616,03	-1,70	0,11	0,35	37,93	-39,62	-20,66
70	30200,00	7,58	4,07	748,88	1,93	6902,62	1,93	5,65	4,88	655,41	-1,90	0,10	0,35	35,82	-37,72	-19,81
80	22200,00	5,57	4,62	850,08	2,19	7752,88	2,18	3,40	5,52	697,73	-2,12	0,10	0,35	34,13	-36,26	-19,13
90	17600,00	4,41	5,23	962,32	2,48	8697,82	2,46	1,98	6,22	742,99	-2,37	0,09	0,35	32,75	-35,13	-18,75
100	13700,00	3,44	5,90	1085,60	2,80	9737,44	2,76	0,71	7,00	791,20	-2,65	0,09	0,35	31,60	-34,25	-18,45
110	10800,00	2,71	6,63	1219,92	2,14	10871,72	3,08	-0,34	7,84	842,35	-2,95	0,09	0,35	30,63	-33,58	-18,26

Таблица 2б (для 2ТЭ10Л)

V, км/ч	Fк, кгс	fк, кгс/т	Wo', кгс/т	Pw0, кгс/т	wo", кгс/т	Qwо, кгс	Wo, кгс/т	rF=fк- wо, кгс	w'ox, кгс	Pw'ox, кгс	гхх= - wox	Ψкр	?р, тс/т	bт, кгс/т	г= -(bт+wox), кгс/т	г= -(0,5bт+wох); кгс/т
0	81300,00	19,57	1,90	524,40	0,95	3672,93	1,01	18,56	2,40	662,40	-1,04	0,27	0,34	92,82	-91,77	-47,45
10	68020,00	16,37	2,03	560,28	1,00	3864,20	1,06	15,31	2,52	694,97	-1,10	0,20	0,34	68,07	-66,97	-35,13
20	60400,00	14,54	2,22	612,72	1,07	4152,02	1,15	13,39	2,65	731,95	-1,18	0,16	0,34	55,69	-54,51	-29,02
23,4	50600,00	12,18	2,32	640,32	1,11	4301,69	1,19	10,99	2,71	747,96	-1,22	0,15	0,34	52,16	-50,95	-27,30
30	41670,00	10,03	2,47	681,72	1,17	4536,38	1,26	8,77	2,80	773,35	-1,28	0,14	0,34	48,26	-46,99	-25,41
40	31700,00	7,63	2,78	767,28	1,29	5017,30	1,39	6,24	2,97	819,17	-1,41	0,13	0,34	43,31	-41,91	-23,06
50	25400,00	6,11	3,15	869,40	1,44	5594,76	1,56	4,55	3,15	869,40	-1,56	0,12	0,34	39,78	-38,22	-21,45
60	21200,00	5,10	3,58	988,08	1,62	6268,77	1,75	3,35	3,35	924,05	-1,74	0,11	0,34	37,13	-35,39	-20,30
70	18340,00	4,41	4,07	1123,32	1,82	7039,33	1,97	2,44	3,56	983,11	-1,94	0,10	0,34	35,06	-33,12	-19,47
80	16100,00	3,88	4,62	1275,12	2,04	7906,44	2,22	1,65	3,79	1046,59	-2,17	0,10	0,34	33,41	-31,25	-18,87
90	14340,00	3,45	5,23	1443,48	2,29	8870,09	2,50	0,95	4,04	1114,49	-2,42	0,09	0,34	32,06	-29,65	-18,45
100	12900,00	3,11	5,90	1628,40	2,56	9930,29	2,81	0,29	4,30	1186,80	-2,69	0,09	0,34	30,94	-28,25	-18,16