4 Побудова діаграм питомих рівнодіючих сил

Для побудови діаграм заздалегідь складаємо таблицю для трьох режимів ведення потяга по прямій горизонтальній дільниці:

а) режиму тяги

б) режиму холостого ходу ;

в) режиму гальмування:

• при службовому регулювальному гальмуванні

• при екстреному гальмуванні

Таблицю питомих рівнодіючих сил заповнюємо для швидкостей від 0 до конструкційної через 10 ^км/_год; крім того, в цей стовпець потрібно вносити величини швидкостей, відповідних характерним точкам тягової характеристики локомотива: швидкість виходу на автоматичну характеристику, розрахункову швидкість( Додаток А).

У другий стовпець заносимо значення сили тяги локомотива F_к (з ПТР або з розрахункової характеристики локомотива) для вказаних в 1-му стовпці швидкостей.

Розрахункову тягову характеристику заданого локомотива необхідно накреслити на міліметровому аркуші паперу.

Основний питомий опір локомотива при русі в режимі тяги визначаємо за формулою (2.2).

Основний питомий опір складу для занесених в таблицю швидкостей визначаємо за формулою (2.3) з використанням формул (2.4) – (6).

Основний питомий опір локомотива на холостому ходу визначаємо згідно формули:

(4.1)

Основний питомий опір всього потяга (при слідуванні його по прямій горизонтальній колії) при русі локомотива на холостому ході визначаємо за формулою:

(4.2)

де P – розрахункова маса локомотива, т;

Q - маса складу, т.

Питому гальмову силу потяга в н/кН обчислюємо за формулою:

(4.3)

де розрахунковий коефіцієнт тертя колодок по колесу;

розрахунковий гальмовий коефіцієнт складу в ^Н/_кн..

При композиційних колодках розрахунковий коефіцієнт тертя колодок по колесу визначається за формулою:

(4.4)

Визначаємо розрахунковий гальмовий коефіцієнт згідно формули:

(4.5)

де n₄, n₈ – число осей відповідно в групах 4-, 8-вісних вагонів складу;

к_р4, к_р8 – розрахункові сили натиснення на вісь 4-,8-вісного вагона (при чавунних колодках к_р4=к_р8=68,5 кН/вісь);

 - доля гальмових осей в составі.

n₄=4∙m₄=4∙53=212вісей;

n₈=8∙m₈ =8∙2= 16 вісей.

де m₄, m₈–наведені в роздруківці.

При визначені розрахункового гальмового коефіцієнта вантажних потягів на схилах до 20 ⁰/₀₀ маса і гальмові засоби локомотива, як правило, не враховуються, що спрощує розрахунки і не знижує їх точність. Тоді питома уповільнююча сила, що діє на потяг в режимі гальмування в ^Н/_кН розраховується:

• при службовому регулювальному гальмуванні:

- при екстреному гальмуванні:

Усі розрахунки за вищевказаними формулами були виконані на ЕОМ і наведені в роздруківці (дивіться додаток пункт 5-7).

Всі результати обчислень заносимо в розрахункову таблицю 2. За даними цієїтаблиці будуємо по розрахунковим крапкам діаграму питомих рівнодіючих сил для режиму тяги , холостого ходу і режиму службового гальмування .

Діаграма питомих рівнодіючих сил наведена на рисунку вдодаткуБ.

5 Гальмова задача

Рішення гальмової задачі полягає в знаходженні залежності допустимої по гальмам швидкості руху потяга від крутості схилів заданої ділянки, виходячи з умови зупинки потяга в межах заданого гальмового шляху.

При рішенні гальмової задачі використовуємо графоаналітичний метод, бо він є найбільш точним і наочним.

Повний (розрахунковий) гальмовий шлях визначаємо за формулою:

S_T = S_П + S_Д, (5.1)

де S_П – шлях підготовки гальм до дії, на протязі якого гальма потяга умовно приймаються недіючими (від моменту установлення ручки крана машиніста в гальмове положення до вмикання гальм потяга на повну гальмову силу );

S_Д – дійсний гальмовий шлях, на протязі якого потяг рухається з діючими на повну силу гальмами (кінець шляху S_П співпадає з початком шляху S_Д).

Формула (5.2) дозволяє шукати допустиму швидкість як величину, що відповідає точці перехрещення графічних залежностей підготовчого шляху S_П і дійсного гальмового шляху S_Д від швидкості руху потяга в режимі гальмування.

Рішення гальмової задачі виконуємо наступним чином.

За даними розрахункової таблиці питомих рівнодіючих сил будуємо графічну залежність питомих уповільнюючих сил при екстреному гальмуванні від швидкості , а поряд, праворуч, встановлюємо у відповідних масштабах систему координат V – S (додатокВ).

Від точки О₁ праворуч на вісі S відкладаємо значення повного гальмового шляху S_Т, який слід приймати рівним: на схилах крутістю до 6‰ включно – 1000 м, на схилах більш 6‰ – 1200 м.

На кривій відмічаємо точки, що відповідають середнім значенням швидкостей вибраного інтервалу. Через ці точки і точки на вісі , що відповідає крутості схилу (0, -6, -12‰), проводимо лінії.

Побудову кривої V = f(S) починаємо з точки О₁, де відома кінцева швидкість при гальмуванні, що дорівнює нулю. З цієї точки проводимо перпендикуляр від лінії, що з’єднує точку відповідного ухилу з точкою на кривій до кінця першого інтервалу. Початок кожного наступного відрізка співпадає з кінцем попереднього.

В результаті отримуємо ломану лінію, яка представляє собою виражену графічно залежність швидкості гальмуючого потяга від пройденого шляху для руху по певному схилу. Побудуємо три ломані, що відповідають схилам (0, -6, -12 ‰).

На ці графіки слід накласти залежність підготовчого гальмового шляху від швидкості, що визначається за формулою:

(5.2)

де V_Н – швидкість напочатку гальмування, ^км/_год;

t_П – час підготовки гальм до дії, с ,цей час для вантажного потяга визначається в залежності від кількості осей в составі.

Кількість осей в составі беремо з роздруківки.

Так як кількість осей в составі поїзда складає 228 осей, то час підготовки гальм до дії визначаємо за формулою:

, (5.3)

де i_C – крутість схилу, для якого вирішується гальмова задача( зі знаком мінус);

b_T – питома гальмова сила при початковій швидкості гальмування V_Н.

Побудову залежності підготовчого гальмового шляху S_П від швидкості для кожного із схилів виконуємо по двом точкам , для чого підраховуємо значення S_П при V_н=0 (в цьому випадку S_П=0) і при V_Н= 80^км/_год.

Вважаємо, що гальмуючий потяг рухається зліва направо.

Значення S_П обчислене для швидкості V=80 ^км/_год відкладаємо праворуч від вертикальної вісі на “рівні” цієї швидкості. Точки, отримані для ухилів 0‰ і 6‰ з`єднуємо з точкою О₂, а точки, що відповідають ухилам 6‰ і 12‰ з точкою О₃. Точка перехрещення ломаної лінії з лінією залежності підготовчого гальмового шляху від швидкості визначає максимально допустиму швидкість руху потяга на перевіряємому схилі дільниці при даному розрахунковому гальмовому шляху S_Т .

Отримані після рішення гальмової задачі результати наносимо у вигляді обмежень діаграми питомих сповільнюючих сил з вказівкою перелому по схилу– 6⁰/₀₀ при зміні гальмового шляху з 1000 м до 1200м.

Результати рішення гальмової задачі необхідно враховувати при побудові кривої швидкості руху потяга V=f(S) з тим, щоб ніде не перевершити швидкості, що допустима по гальмам, тобто щоб потяг міг завжди зупинитись на відстані, що не перевершує довжини повного гальмового шляху [3,5].

6 Побудова кривих швидкості v= f(s) та часу руху потяга

t= f(s)

Відповідно до ПТР при виконанні тягових розрахунків потяг розглядається як матеріальна точка, в якій зосереджена уся його маса і, до якої прикладені зовнішні сили, що діють на даний об’єкт (потяг). Умовно приймають, що ця матеріальна точка розміщена всередині довжини потяга.

Крива швидкості будується для руху потяга в одному (заданому) напрямку, виходячи з того, що він відходить від станції Т, проходить без зупинки станцію А і робить зупинку на станції Д. При цьому потрібно дотримуватися умови, що швидкість потяга на вхідних стрілках станції, на якій передбачена зупинка, відповідно з ПТЕ не повинна перевищувати 50^км/_год внаслідок можливого прийому на бокову колію для схрещення або обгону.

При побудові кривої швидкості слід перевірити проходження потягом підйому більшої крутості, ніж розрахунковий (раніш така перевірка виконувалася аналітично).

При побудові кривої v= f(s) необхідно врахувати обмеження найбільшої можливої швидкості потяга. Слід прийняти наступні обмеження:

• конструктивну швидкість вантажних вагонів 100 ^км/_г;

• найбільш можливу швидкість потяга за ПТЕ 80 ^км/_г;

• конструктивну швидкість локомотива (приведену у додатку);

• найбільш можливу швидкість по гальмовим засобам (визначаеться при рішенні гальмової задачі).

Найбільш можливу швидкість руху потяга при побудові кривої v= f(s) приймаємо як найменшу з вище перерахованих обмежень швидкостей. Коли при побудові кривої швидкості на схилах швидкість потяга намагається перевищити можливу, то застосовуємо службове регулювальне гальмування. У такому випадку дотримуємось п.1.4.8 ПТР, у відповідності з яким дозволяється будувати криву швидкості v= f(s) на таких схилах у вигляді горизонтальної лінії, проведеної нижче рівня допустимої швидкості на величину поправки ΔV. Для повного використання тягових властивостей і потужності локомотива перехід з режиму тяги на холостий хід або гальмування, може бути виправданий лише у випадках, коли швидкість, збільшуючись, доходить до найбільш можливого значення. При побудові кривої v= f(s) треба врахувати перевірку гальм під час руху потяга, яка згідно “Інструкції з експлуатації гальм” виконується при досягненні потягом швидкості 40-60 ^км/_год на площинці або схилі; зниження швидкості при цьому для вантажних потягів дозволяється на 15-20 ^км/_год

При графічній побудові враховуємо, що центр маси потяга розташовується приблизно посередині його довжини, вісі станцій – в середині елементів, на яких вони розташовані, вхідні стрілки – відповідно на відстані .

Крива швидкості зображує рух центра маси потяга. Тобто, коли локомотив, наприклад, входить на вхідні стрілки, центр маси потяга знаходиться від них на відстані, яка дорівнює половині довжини потяга (). Це необхідно враховувати при побудові кривої швидкості при зупинці потяга на станції.

У даному випадку допустима швидкість руху 50 ^км/_год для точки що зображує центр маси потяга, повинна витримуватись не на межі, де розташовані стрілки, а на відстані від вертикальної лінії, проведеної через місце розташування вхідних стрілок на станційному елементі профілю колії.

Побудову кривої швидкості починаємо від вісі першої станції заданої дільниці.

Після побудови кривої швидкості будуємо криву часу. Крива часу завжди наростаюча.

Побудовані графічні залежності повинні бути позначені t= f(s), v=f(s).

Криві швидкості і часу руху потяга будуємо на аркуші міліметрового паперу, в нижчій частині якого розташовуємо заданий профіль і план дільниці, над ними – спрямлений профіль, по якому будуємо криву швидкості в додатку Г.