13

Введение

Тяга поездов - это научная дисциплина, изучающая процессы образования и изменения сил, действующих на поезд, а также закономерности движения поезда под действием этих сил. Прикладную часть этой дисциплины называют «Тяговые расчеты». Нормативы расчетных величин и методики тяговых расче­тов утверждаются МПС, имеют силу отраслевого стандарта и называются «Правила тяговых расчетов для поездной работы» .

Результаты тяговых расчетов используются:

- при разработке графика движения поездов;

при выборе типа локомотива или обоснования его основных эксплуата­ционных и тяговых характеристик;

- при изысканиях и проектировании железных дорог;

- при решении всех тех задач, которые связаны с повышением эффектив­ности работы железнодорожного транспорта.

1 Исходные данные и задание на курсовую работу

1.1 Общие данные

1.1.1 Участок А-Б-В имеет звеньевой путь.

1.1.2 Расположение осей станционных путей следующее:

- ось станции А расположена в начале первого элемента;

- ось станции Б расположена в середине элемента № 13;

- ось станции В расположена в конце последнего элемента.

1.1.3 Длина станционных путей - 1250 м.

1.1.4 Допустимая скорость движения по состоянию путей:

-по перегонам...........80 км/ч;

- по станциям............60 км/ч.

1.1.5 Допустимый тормозной путь при экстренном торможениии-1200 м.

1.1.6 Расчетный тормозной коэффициент поезда - 0,33.

1.1.7 Тормозные колодки - чугунные.

1.2 Индивидуальные исходные данные

1.2.1 Серия локомотива – 2 ТЭ-10Л, профиль пути участка А-Б-В - 15

1.2.2 Вагонный состав поезда

Доля (по массе) восьмиосных ( α₈) и четырехосных ( α₄) вагонов в составе поезда:

α₈ = 0,2 + 0,02*N, (1.1)

α₄=1- α₈ (1.2)

α₈ = 0,2 + 0.02*6= 0,32

α₄=1- 0,32 = 0,68

Масса в тоннах, приходящихся на ось колесной пары, соответственно:

m₀₈ = 13+ 0,2* N, (1.3)

m₀₄= 15 + 0,2*N. (1.4)

где N - порядковый номер студента по списку

m₀₈ = 13+ 0,2* 6 = 14,2т

m₀₄= 15 + 0,2*6 = 16,2т

1.2.3 Предупреждение об ограничении скорости движения поезда на участке

Километровая отметка начала действия предупреждения S_с.д.пр., км, (считать от оси промежуточной станции)

S_с.д.пр = 3 + 0,2* N. (1.5)

S_с.д.пр = 3 + 0,2*6 = 4,2 км.

Длина участка линии, где действует предупреждение L_пр, м

L_пр =200 + 40N . (1.6)

L_пр =200 + 40*6= 440 м

Допустимая скорость движения поезда по предупреждению V_доп.пр., км/ч

V_доп.пр = 25 + N . (1.7)

V_доп.пр = 25 + 6 = 31_., км/ч

1.2.4 Начальные условия

Начальная километровая отметка участка S_o, км

S₀ = 520+100*N. (1.8)

S₀ = 520+100*6 = 1120 км

Скорость движения поезда в начале участка V_о , км/ч

V_о = 5 + N. (1.9)

V_о = 5 + 6 = 11 ,км/ч

Начальное значение времени движения поезда to, мин

to = 0,3* N. (1.10)

to = 0,3* 6= 1,8 мин

1.2.5 Время стоянки на промежуточной станции Т_ст ,мин

Т_ст =5 + 0,2*N. (1.11)

Т_ст =5 + 0,2*6 = 6,2 мин.

1.3 Задание

1.3.1 Определить расчетную массу состава.

1.3.2 Определить допустимую скорость движения поезда на спусках.

1.3.3 Построить зависимости V(S) и t(S) при движении поезда по участку с расчетной массой состава и оценить полученные результаты:

- пo значениям технической и участковой скоростей движения;

- по режиму проследования расчетного подъема.

1.3.4 Тяговые расчеты должны быть выполнены в двух вариантах:

- 1 -и вариант - без остановки на промежуточной станции и без учета пре­дупреждения;

- 2-й вариант - с остановкой на промежуточной станции и с учетом пре­дупреждения.

1.3.5 Тяговые расчеты должны быть произведены с наибольшим исполь­зованием тяговых свойств локомотива и допустимых скоростей движения поез­да с целью поучении наименьших значений перегонных времен хода.

2 Содержание курсовой работы

2.1 Определение основных технических данных локомотива

Основные технические данные локомотива определяем по заданной се­рии локомотива :

- сила тяги при трогании с места F_KTp, кН - 765 кН;

-расчетная сила тяги F_KP, кН – 506 кН;

- расчетная скорость движения, V_p, км/ч – 23,4 км/ч;

- конструкционная скорость движения, V_к, км/ч – 100 км/ч;

- масса локомотива, m_л, т – 260 т;

- длина локомотива, 1_л, м – 34м;

- тяговая характеристика локомотива, F_K (.V)

Ограничение тяговой характеристики локомотива по сцеплению F_cu, кН, вычисляем по выражению:

F_cu = 9,8l *m_л * ψ_к (2.1)

где ψ_к - расчетный коэффициент сцепления.

ψ_к = 0,118+4/ (22 + v).

v	ψк	Fсц
0	0,299818	764,7163
10	0,243	619,7958
20	0,213238	543,8851
23,4	0,206106	525,6933
30	0,194923	497,1708
40	0,182516	465,5256
50	0,173556	442,6708
60	0,16678	425,3903
70	0,161478	411,8665
80	0,157216	400,9943
90	0,153714	392,0637
100	0,150787	384,597

2.2 Определение расчетной массы состава

2.2.1 Расчет критической массы состава

Критическая масса состава m_{с кр}, т, определяем по мощности локомоти­ва из условия движения поезда по расчетному подъему с установившейся (рав­номерной) скоростью при работе локомотива в расчетном режиме

m_{с кр}= (F_KP/ g) - m_л (w₀ ' + i_р) / (w₀ '' + i_р), (2.2)

где g - ускорение свободного падения, м/с²;

w₀ - удельное основное сопротивление движению электровоза при езде

под током, Н/кН;

i_p - расчетный подъем, %о;

w₀ - удельное основное сопротивление движению состава, Н/кН.

m_{с кр}= (506000/9,81) – 260*( 2,298 +10)/ 1,163 +10 = 4367,22= 4335т

Примечание.

За расчетный подъем принимают один из наиболее крутых и один из наи­более длинных по протяженности подъемов, перед которым отсутствуют доста­точно легкие элементы профиля пути. Последнее дает основание предполо­жить, что этот подъем не может быть преодолен с использованием кинетиче­ской энергии движения поезда. Из вышесказанного следует, что надежного ме­тода выбора расчетного подъема нет и поэтому правильность определения расчетного подъема может быть установлена только после построения кривой ско­рости движения поезда и оценки проследования выбранного подъема.

Для всех серий электровозов величину w₀ рассчитываем по формуле

w₀' = 1,9 + 0,01V + 0,0003V², (2.3)

w₀' = 1,9 + 0,01*23,4 +0,0003* 547,56 = 2,298

где V - скорость движения, км/ч.

Для состава, сформированного из четырехосных и восьмиосных вагонов, величину w_o рассчитываем по формуле

w₀ ''= α_{4 *} w₀₄ '' + α_{8 *} w₀₈ '', (2.4)

w₀ ''= 0,68*1,114 + 0,32*1,266 =1,163

где w₀₄ '' - удельное основное сопротивление движению четырехосных

вагонов, Н/кН;

w₀₈ '' - удельное основное сопротивление движению восьмиосных вагонов, Н/кН.

Удельное основное сопротивление движению груженых четырехосных и восьмиосных вагонов определяем по формулам:

w₀₄ '' = 0,7+(3+0,1*V + 0,0025 V²) / m₀₄ , (2.5)

w₀₄ '' = 0,7+(3+0,1*243,4 + 0,0025*547,56)/16,2 = 1,114

w₀₈ '' = 0,7+(6+0,038*V + 0,0021 V²) / m₀₈ . (2.6)

w₀₈ '' = 0,7+(6+0,038*23,4 +0,0021*547,56)/14,2=1,266

2.2.2 Проверка массы состава по троганию с места

Масса состава, рассчитанная выше, должна быть меньше массы m_{с тр} , по­лученной по формуле

m_{с тр} = F_KTp / ( g (w_тр + i_тр )) - m_{л ,} (2.7)

где F_KTp – сила тяги при трогании с места, Н;

m_{с тр} - масса состава при трогании с места, т;

w_тр - удельное основное сопротивление движению при трогании

с места, Н/кН;

i_тр - уклон участка пути, на котором происходит трогание поезда с места (примем 0,5‰)

m_{с тр} = 765000/(9,81*1,24+0,5) -260 ==44557т

Удельное основное сопротивление движению при трогании поезда с места для вагонов на роликовых подшипниках определяем по формуле

w_{тр I} = 28/ (m_0I + 7), (2.8)

где m_0I - масса, приходящаяся на ось вагона i-того типа, т.

Для состава из четырехосных и восьмиосных вагонов w_тр определяем по выражению

w_Tp = α_{4 *} w_тр4 + α_{8 *} w_тр8 , (2.9)

w_тр4 = 28/ 23,2=1,207

w_тр8 = 28/ 21,2=1,32

w_Tp =0,68*1,207+0,32*1,32= 1,24

Согласно ПТР масса состава проверяется на трогание с места на остановочных пунктах.

2.2.3 Проверка массы состава по размещению на станционных путях

Длина поезда не должна превышать полезной длины приемоотправочных путей на участках обращения данного поезда (с учетом допуска 10 м на уста­новку поезда).

Длину поезда 1_п , м, определяем по формуле

1_п = 1_с +n_л * 1_л +10, (2.10)

где 1_с - длина состава, м;

n_л - число локомотивов.

1_п =805+ 1*34+10= 849 м

Длину состава определяем по формуле

1_с = ∑(n_i *1i ), (2.11)

где n_i - количество вагонов i -го типа в составе;

1i – длина вагона i -го типа, м.

В курсовой работе принимаем /₄ = 14 м, /₈ = 21 м.

1_с4 = 41*14=574 м

1_с8 = 11*21=231 м

1_с = 434+378 =805 м

Количество вагонов определяем по выражению

n_i = α_i * m_с / m_i (2.12)

где α_i - доля вагонов i-го типа (по массе);

т, - масса одного вагона i -го типа, т.

n₄ =0,68* 4335 /72= 40,9=41

n₈ =0,32*4335 /128= 10,8 =11

Массу вагона определяем по числу осей и массе, приходящейся на ось. Если длина поезда получилась больше длины приемоотправочных путей, необходимо массу состава уменьшить до величины, при которой длина поезда будет равна длине станционного пути.

2.2.4 Выбор расчетной массы состава

Из трех значений масс состава для дальнейших расчетов принимаем ее наименьшее значение.

2.3 Построение диаграммы удельных результирующих сил поезда

Для получения в дальнейшем кривых движения поезда графическим спо­собом предварительно рассчитаем удельные результирующие силы, действующие на поезд при движении его по прямому и горизонтальному участ­ку пути. При этом удельные результирующие силы поезда рассчитаем и построим на графике в зависимости от скорости движения для всех трех возмож­ных режимов ведения поезда; тяги - f_r, выбега - fв, служебного механического торможения – f_сл.т,. Совместное графическое изображение этих зависимостей принято называть диаграммой удельных результирующих сил поезда.

В тяговом режиме

f_r = f_к -w₀, (2.13)

в режиме выбега

fв = -w_0х, (2.14)

в режиме служебного механического торможения

f_сл.т = -(0,5b_r + wох), (2.15)

где fк - удельная сила тяги, Н/кН;

w₀ - удельное основное сопротивление движению поезда при езде локомотива под током, Н/кН;

w_0х - удельное основное сопротивление движению поезда при езде локомотива без тока, Н/кН;

b_r - удельная тормозная сила при механическом торможении, Н/кН.

В свою очередь

w₀ = (mл * w₀'+mс* w_o") / (mл + m_с), (2.16)

wох = (mл* wх + mс* w_o") / (mл + m_с ), (2.17)

f_к = Fк / ((mл + m_с) *g) , (2.18)

b_r = 1000*φкр * νр , (2.19)

где wх - удельное основное сопротивление движению электровоза при

езде без тока, Н/кН;

F_H - сила тяги электровоза, Н;

φкр - расчетный коэффициент трения колодок о бандаж;

ν _р - расчетный тормозной коэффициент.

Для всех серий электровозов

wх = 2,4 + 0,011V + 0,00035V² (2.20)

Для чугунных тормозных колодок

φкр = 0,27*( V+100)/(5*V +100) (2.21)

Расчет значений удельных сил поезда выполняем для ряда скоростей движения в диапазоне от нуля до конструкционной скорости с интервалом 10 км/ч.

В диапазоне скоростей движения от нуля до скорости выхода на характе­ристику полного возбуждения ПВ силу тяги принимаем равной силе сцепления.

Сопротивление движению локомотива и состава при скоростях 0...10 км/ч принимаем неизменным и равным его величине при скорости движения V=10 км/ч.

Полученные данные заносим в таблицу 2.1, графы 6, 7, 10, 11, 13, 14, 15, 16 и 17, а по данным граф 11, 16 и 17 строим на отдельном листе миллиметро­вой бумаги диаграмму удельных результирующих сил поезда соответственно f,(V), f_B(V), и fсл.т(V).