3.2 Определение расчетных параметров благоприятных и неблагоприятных условий природной среды

Приводится расчет параметров внешней среды, которые определяют внешние условия скатывания расчетных бегунов для проектирования сортировочной горки. В частности, определяются:

• расчетная зимняя и летняя температура наружного воздуха;

• расчетная скорость встречного и попутного ветра;

• направление (угол обдувания расчетного бегуна) встречного и попутного ветра относительно продольной оси путей надвига на верши­не горки.

В курсовом проекте расчетная зимняя и летняя температуры определяются по формуле:

t = t_cp + 0.3∙τ∙(T – t_cp), (3.6)

где t_cp – средняя месячная температура воздуха, ºC (принимается по Заданию);

Т – температура, максимальная для благоприятных или минимальная для неблагоприятных условий, ºС (принимается по Заданию);

τ – нормированное отклонение, принимается для ГПМ – 3,0, для ГБМ и ГСМ – 2,5, для ГММ – 2,0.

Например:

= -24+0.3∙2,5(-40-(-24)) = - 36° – неблагоприятные условия;

= 18 + 0,3∙2,5(36-18) = 31,5° – благоприятные условия.

Расчетные параметры ветровых условий приведены в Задании на курсовой проект.

3.3 Расчет высоты горки

В курсовом проекте определяется расчетная высота горки по трудному пути. Так проектируется ГПМ, ГБМ или ГСМ, то расчет ведется по формуле, [4]:

, (3.7)

где: , , – средние значения потери удельной энергии при преодолении сопротивлений движению (основного, от стрелочных переводов и кривых, воздушной среды и ветра), м эн. в.;

– потеря удельной энергии при преодолении сопротивления от снега и инея, м эн. в.; – удельная энергия соответствующая установленной скорости роспуска, м эн. в.

Значения , можно принять по данным таблицы 3.1.

Расчет величины , выполнен с использованием методики, [4]:

, (3.8)

где p – количество расчетных участков горки.

Расчет удельного сопротивления движению вагона от воздушной среды и ветра w_св (кгс/тс) ведется по формуле:

, (3.9)

где c_x – коэффициент воздушного сопротивления одиночных вагонов или первого вагона в отцепе;

S – площадь поперечного сечения (мидель) одиночного вагона, м²;

q – вес вагона, тс (принимается по Заданию);

v_от – относительная скорость скатывания отцепа с учетом направления ветра, м/с;

t_н – температура наружного воздуха, ^оС.

Коэффициент c_x принимаются по нормам ([4]) в зависимости от рода вагона и угла α между результирующим вектором относительной скорости v_от и направлением движения отцепа.

Относительная скорость отцепа v_от определяется на основании теоремы косинусов по формуле:

; (3.10)

где v_c – средняя скорость отцепа на участке спускной части горки, м/с ((принимается по нормам, [4]);

v_в – скорость ветра (принимается по Заданию), м/с;

β – острый угол между направлением ветра и осью участка пути, по которому движется отцеп, град. (принимается по Заданию).

Знак «+» в формуле (3.10) принимается при встречном ветре, знак «–» – при попутном. При скорости попутного ветра больше скорости отцепа w_св принимается со знаком «–».

Угол α между результирующим вектором относительной скорости v_от и направлением движения отцепа определяется по формуле:

, (3.11)

Расчет величины , рекомендуется выполнять в виде таблицы 3.2.

Таблица 3.2 – Расчет величины для трудного пути № 11

Номер расчет-ного участка	Параметры плана горки и расчетного бегуна									Средние потери удельной энергии
	v, м/с	q, тс	S, м2	, ºС	β, º	vв, м/с	vот, м/с	,º	Сx	кгс/ тс	l, м	, тс·м/ тс
1	4,2	25	9.7	-36	16	4,4	8,52	8	1,392	2,942	80,46	0,237
2	5,5						9,80	7	1,358	3,303	96,70	0,319
3	5,0						9,31	7	1,358	2,977	268,20	0,798
4	2,0						6,35	11	1,178	1,200	68,75	0,083
Итого												1,437

Расчет работы силы сопротивления движению вагона от снега и инея производится в пределах стрелочной зоны пучков и на сортировочных путях:

, (3.12)

где w_сн – удельное сопротивление движению вагона от снега и инея, кгс/тс (принимается по нормам, [4]).

Согласно нормам при = -36° значение w_сн = 0,74 кгс/тс (для легкой категории, так как расчет высоты горки производится для вагона весом 25 тс).

Так как сопротивление движению вагона от снега и инея учитывается в пределах стрелочной зоны пучков и на сортировочных путях, то:

l_сн = l₃ + l₄ – 5,26, (3.13)

где l₃ и l₄ – длины расчетных участков № 3 и 4, м;

5,26 – длина предстрелочного изолированного участка первого стрелочного перевода расчетного участка № 3.

Согласно данным таблицы 3.1 для трудного пути № 11:

l_сн = 268,20 + 68,75 – 5,26 = 331,69 м

м эн. в.

Расчет энергетической высоты, соответствующей начальной скорости движения расчетного бегуна, производится по формуле:

, (3.12)

где v_o – расчетная скорость роспуска состава, м/с (принимается по нормам, [4]);

g^/ – величина ускорения силы тяжести вагона с учетом инерции вращающихся масс, м/с²:

, (3.13)

где g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с²;

γ – коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся частей вагона:

, (3.14)

где n – число осей в вагоне;

q – вес вагона, тс.

Например:

. .

Поскольку рассматривается ГБМ, то принимается v_o = 1,7 м/с.

Следовательно, м. эн. в.

Таким образом расчетная высота сортировочной горки составит:

=0,900 м эн.в, =0,533 м эн. в. (см. таблицу 3.1, путь №11), =1,437 м эн. в. (см. таблицу 3.2), м эн. в., м. эн. в.

Следует отметить, что расчетная высота горки определяет ее минимальное значение. Фактическое значение высоты горки будет складываться из профильных высот расчетных элементов продольного профиля, установленных при проектировании на основании расчета и анализа траекторий скатывания расчетных бегунов.