2.4. Расчет и построение диаграмм удельных равнодействующих сил

Тяга поездов – это отраслевая наука, изучающая управляемое движение поездов. Основной задачей теории тяги является исследование и расчет движущегося поезда. Процесс движения поезда по участку характеризуется тремя режимами работы локомотива: тяга, выбег (холостой ход) и торможение.

Режим тяги. Движение происходит с работающими тяговыми двигателями локомотива (применительно к электровозам и тепловозам – с электрической передачей), на поезд действуют сила тяги локомотива Fк и сила основного сопротивления движению (в режиме) Wо. Равнодействующая сила R=Fк-Wо.

Режим выбега. Движение происходит с выключенными тяговыми двигателями, на поезд действует основное сопротивление движению (в режиме выбега) Wх. Равнодействующая сила R=-Wx.

Режим торможения. В этом случае на поезд действует основное сопротивление движению (в режиме выбега) Wx и тормозная сила Bт. Равнодействующая сила R=-(Wx+Bт).

Характер движения поезда определяется величиной и направлением равнодействующей силы. Если равнодействующая сила равна нулю, то имеет место равномерное движение поезда (или стоянка), если больше нуля – ускоренное, если меньше нуля – замедленное. Движение поезда по железнодорожному участку отражено в виде дифференциального уравнения, которое устанавливает зависимость скорости, длины пройденного пути и времени движения от величины действующих на поезд сил.

Уравнение движения поезда в режиме тяги имеет вид:

(2.17)

Уравнение движения поезда в режиме холостого хода имеет вид:

(2.18)

Уравнение движения поезда в режиме служебного торможения имеет вид:

(2.19)

Величины, входящие в формулы (2.17) – (2.19) обозначают:

- ускорение поезда;

- коэффициент ускорения поезда;

f_к – удельная сила тяги;

w_o, w_x – удельная сила естественного сопротивления движению в режиме тяги и выбега соответственно;

b_т – удельная сила торможения.

Для построения диаграмм необходимо предварительно рассчитать величины удельных равнодействующих сил для режимов тяги, холостого хода и служебного торможения. Расчеты ведутся на ЭВМ, в которую вводится информация из макета данных. Макет данных (табл. 2.3) включает 15 строк, заполненных следующим образом:строки 1-13, 14 – заполняются согласно бланку задания и п.1,2; строка 15 – заполняется на основе тяговой характеристики локомотива.

Таблица 2.3 – Макет данных для расчета удельных равнодействующих сил поезда.

Наименование параметров	Величина
1.Локомотив (серия)	2ТЭ10М
2.Служебная масса локомотива, т	276
3.Конструкционная скорость, км/ч	100
4.Расчетная сила тяги, Н	496386
5.Сила нажатия колодки на колесо, тс	12
6. Доля 4-осных вагонов в составе	0,15
7.Доля 8-осных вагонов в составе	0,85
8.Масса 4-осного вагона, т	58
9.Масса 8-осного вагона, т	138
10.Расчетная скорость локомотива, км/ч	23,4
11.Доля тормозных вагонов в составе	0,96
12.Тип колодок	Композиционные
13.Тип пути	Звеньевой
14.Крутизна расчетного подъема, %	8,8
15.Сила тяги при скорости движения поезда:
V = 0 км/ч	797553
V = 10 км/ч	667080
V = 20 км/ч	567018
V = 30 км/ч	412020
V = 40 км/ч	294300
V = 50 км/ч	245250
V = 60 км/ч	209934
V = 70 км/ч	176580

Продолжение таблицы 2.3

Наименование параметров	Величина
V = 80 км/ч	153036
V = 90 км/ч	137340
V = 100 км/ч	119682

Расчет удельныхравнодействующих сил производится на ЭВМ.

Таблица 2.4 –Результаты расчетов удельных равнодействующих сил

V,км/ч	Fk, Н	Fk-wo , Н/кН	wox, Н/кН	0,5*bt+wox, Н/кН
0	797553	15,04	1,10	47,43
10	667080	12,35	1,15	44,76
20	567018	10,26	1,23	42,68
23,4	496386	8,80	1,26	42,08
30	412020	7,03	1,33	41,04
40	294300	4,52	1,46	39,74
50	245250	3,37	1,62	38,69
60	209934	2,47	1,81	37,85
70	176580	1,58	2,03	37,18
80	153036	0,87	2,27	36,65
90	137340	0,28	2,55	36,24
100	119682	-0,37	2,85	35,95

Масса состава: 4770,13 т.

Диаграммы удельных равнодействующих и замедляющих сил представлены на рисунке 2.1.