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

Крутизна максимального подъема определяется по формуле :

(2.17)

где – крутизна подъёма, ‰;

– сила тяги локомотива при трогании с места, кгс;

– удельное сопротивление поезда при трогании с места, кгс/т.

Сила тяги локомотива при трогании с места указанная в ПТР [1].

Удельное сопротивление определяется как средневзвешенная величина с учётом удельных сопротивлений при трогании с места вагонов на различных подшипниках, кгс/т:

для вагонов на подшипниках скольжения:

(2.18)

для вагонов на подшипниках качения:

(2.19)

где – нагрузка от оси на рельсы для данной группы вагонов, т.

для четырёхосного вагона на подшипниках скольжения :

для четырёхосного вагона на подшипниках качения:

для шестиосного вагона:

‰.

Следовательно, возможно трогание на всех участках.

3 Расчёт и построение диаграммы удельных равнодействующих сил, действующих на поезд

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

1) для режима тяги

2) для режима холостого хода (выбег)

3) для режима торможения:

при служебном регулировочном торможении

при экстренном торможении

Основное удельное сопротивление локомотива на холостом ходу для различных значений скорости определяется по формулам, приведённым в ПТР [1] в зависимости от вида локомотива и типа пути, кгс/т:

(3.1)

Основное удельное сопротивление всего поезда при движении локомотива на холостом ходу подсчитывается по формуле, кгс/т:

(3.2)

где Р – расчётная масса локомотива, т.

Удельные тормозные силы поезда вычисляем по формуле:

(3.3)

где bт – удельная тормозная сила, кгс/т;

– расчетный коэффициент трения чугуных колодок о колесо,

(3.4)

– расчетный тормозной коэффициент грузового поезда, т/ось,

(3.5)

где – количество осей соответственно в группах 4-, 6-осных вагонов поезда;

– расчётные силы нажатия тормозных колодок соответственно на ось 4-, 6-осного вагона, т/ось;

– доля тормозных осей в составе.

т/ось

При определении расчётного тормозного коэффициента грузовых поездов на спусках до 20 ‰ масса и тормозные средства локомотива не учитываем.

Полученные результаты расчётов сведём в таблицу 3; по этим результатам построим диаграмму удельных равнодействующих сил, в диапазоне скоростей от 0 до 100 км/ч, с учётом соответствующих масштабов [3, с. 16, таблица 2]:

– удельные силы: 1 кгс/т = k = 6 мм;

– скорость: 1 км/ч = m = 1 мм.

Диаграмма удельных равнодействующих сил представлена в Приложении А.

4 Решение тормозных задач

Важнейшими показателями результатов процесса торможения являются: тормозной путь, скорость в начале и конце торможения, а характеристикой тормозной системы – тормозной коэффициент поезда.

Тормозные задачи принято делить на две группы:

1) определение тормозного пути, начальной или конечной скорости при известном тормозном коэффициенте поезда;

2) определение необходимого тормозного коэффициента и минимального количества тормозных осей в поезде при известном тормозном пути, начальной и конечной скорости.

Величина расчётного тормозного пути устанавливается МПС РФ и в настоящее время для грузовых поездов составляет 1000 м при уклонах ‰ и 1200 м при ‰.

4.1 Определение максимальной скорости движения по тормозам (тормозная задача 1 группы)

Полный тормозной путь определяем по формуле:

( 4.1)

где – подготовительный тормозной путь, м;

– действительный тормозной путь м.

Подготовительный тормозной путь считаем по формуле:

(4.2)

где – скорость в начале торможения, км/ч;

– время подготовки тормозов к действию, с.

Время подготовки тормозов к действию зависит от конструкции тормозов, длины состава (количества осей) и условий торможения и определяется по формуле, приведённой в ПТР [1], которая имеет следующий вид, с:

, (4.3)

где 12, 18 – коэффициенты, зависящие от конструкции тормозов и длины состава;

– величина приведенного уклона, на котором осуществляется торможение, ‰;

– удельная тормозная сила при начальной скорости торможения.

Действительный тормозной путь при аналитическом способе расчета определяем по выражению:

(4.4)

где n – количество интервалов, на которые разбивается весь диапазон скоростей от до ;

i – номер интервала;

– скорость в начале и конце соответствующего интервала, км/ч;

– удельная замедляющая сила, определяемая для средней скорости интервала, кгс/т;

– основное удельное сопротивление движению поезда на холостом ходу, кгс/т.

Средняя скорость в интервале, км/ч:

(4.5)

Расчет максимальной скорости движения по тормозам проведём в следующей последовательности:

1) Зададимся произвольным значением начальной скорости ;

2) Определим , и ;

3) Полученное значение сравниваем с установленным МПС;

4) Выбираем новое значение , если получившееся значение выходит за границы интервала, установленного МПС;

Значение , при котором соответствует установленному МПС, принимаем искомой допустимой скоростью движения по тормозам.

Значение () для средней скорости будем выписывать из таблицы удельных равнодействующих сил (таблица 3).

Значение в данном случае составляет – 16‰.

Пусть км/ч, тогда:

Так как полученное значение приблизительно равна значению установленного МПС, но так как скорость состава с тепловоза 3ТЭ10М не должна превышать на максимальном спуске более 88 км/ч для эффективного торможения.

4.2 Определение необходимого количества тормозных осей в поезде (тормозная задача 2 группы)

Данную задачу будем решать графическим методом по следующей последовательности:

1. зададимся четырмя значениями расчётного тормозного коэффициента:

2. для каждого значения по формуле (4.2) определим S_п для двух значений начальной скорости (0 и 100 км/ч). В результате получим три пары точек, которые соединим прямыми линиями. Результаты представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Значения подготовительного тормозного пути

Подготовительный тормозной путь, м	Расчётный тормозной коэффициент
	км/ч	км/ч	км/ч	км/ч	км/ч	км/ч	км/ч	км/ч
Sп, м	0	778,4	0	631	0	556	0	511,5

3. Строим диаграммы для каждого из принятых трёх значений , по предварительно рассчитанным значениям и для скоростей от 0 до 100 км/ч, через каждые 10 км/ч.

4. Из точки, соответствующей концу тормозного пути, по методу МПС построим зависимости для каждого из значений расчётного тормозного коэффициента, используя соответствующие зависимости .

5. Определяем точки пересечения зависимостей и , соответствующие каждому значению :