УПП2КУРС / 2 семесир / курсовые / курсач по тяге / MU_TP_2012_dlya_RIO

11

профиля пути среди остановочных пунктов (станций), который и принимается в качестве уклона трогания с места.

При оформлении данного раздела в курсовой работе следует проанализировать участок с заданным профилем пути и выбрать расчетный (руководящий) и кинетический элементы профиля пути.

Например. «В качестве расчетного (руководящего) подъема принимаем элемент профиля пути № …. имеющий крутизну iр= … о/оо и длину Sр = … м.

Вкачестве кинетического подъема принимаем элемент профиля пути

№… имеющий крутизну iк= … о/оо и длину Sк = … м.

Вкачестве уклона трогания с места принимаем элемент профиля пути

№… имеющий крутизну iтр= … о/оо.».

2.2 Определение расчетной массы состава

Масса состава один из важнейших показателей, влияющих на эффективность работы железной дороги. Масса состава определяет провозную способность линий, себестоимость и экономичность перевозок, а также удельный расход топлива или электроэнергии (для ЭПС) на тягу поездов.

Масса состава определяется для каждого участка пути или перегона из условия наиболее полного использования мощности локомотива и движения со скоростью обеспечивающей длительный режим работы.

Масса состава определяется по расчетному подъему по формуле, т:

где Fкр – расчетная сила тяги данного локомотива (приведена [1], табл. 16, 23, здесь и для дальнейших расчетов силы тяги необходимо перевести в «ньютоны»), Н. При двойной и многократной тяге необходимо суммировать расчетные силы тяги локомотивов Fкр ; Р – расчетная масса локомотива

([1], табл. 5 по гр. «Учетная масса - максимальная»). При двойной и много-

12

кратной тяге необходимо суммировать расчетные массы локомотивов P ,

т; w0/ – основное удельное сопротивление движению локомотива в режиме тяги, Н/кН; w0// – основное удельное сопротивление движению состава (гру-

женых вагонов), Н/кН; iр – крутизна расчетного подъема, о/оо; g – ускорение свободного падения ( g = 9,81 м/с2).

Основное удельное сопротивление движению локомотива и вагонов следует определять по формулам, приведенным в таблице 2.1 для расчетной скорости движения заданного локомотива ([1], табл. 16, 23) с учетом задан-

ответствующих вагонов (задаются в процентах в задании к курсовой работе,

которые надо перевести в доли).

Осевая нагрузка вагонов (в таблице 2.1) рассчитывается по формуле:

13

где qбрj – средняя масса брутто соответствующих вагонов (см. бланк зада-

ния), т; n j – осность соответствующих типов вагонов.

Подставляя полученные значения сопротивления движению вагонов в выражение (2.3), найдем основное удельное сопротивление движению соста-

ва.

После этого по формуле (2.2) определяется масса расчетная состава.

Полученное значение округляем согласно [1] кратно 50 т в большую или меньшую сторону.

2.3. Проверка расчетной массы

2.3.1 Проверка расчетной массы на преодоление кинетического

подъема

После определения массы состава при следовании по расчетному подъ-

ему с равномерной скоростью ее проверяют на возможность прохождения более крутого кинетического (скоростного или инерционного) iк подъема с учетом использования кинетической энергии при движении с замедляющейся скоростью аналитическим способом.

Аналитический способ проверки заключается в том, что определяют длину пути, который поезд должен преодолеть в режиме тяги с использова-

нием кинетической энергии при снижении скорости от наибольшей в начале скоростного подъема н до расчетной в конце его ( н = р) и сравнивают её с длиной этого подъема ( Sк ).

Для повышения точности расчета интервал изменения скорости следу-

ет брать равным 10 км/ч.

Путь, проходимый поездом за время изменения скорости от н до к

определяют по формуле:

14

где 4,17 – коэффициент, учитывающий ускорение поезда, км/ч2; кj, н.j –

скорость поезда в конце и начале задаваемого интервала скорости на прове-

ряемом кинетическом подъеме, км/ч; fк wк j – средняя удельная равнодей-

ствующая сила, приложенная к поезду в пределах выбранного интервала ско-

рости, Н/кН.

Скорость в начале кинетического подъема определяется известными в тяговых расчетах методами в зависимости от крутизны элементов, располо-

женных перед этим подъемом и в курсовой работе скорость в начале кинети-

ческого подъема принимается исходя из анализа профиля пути в пределах

60…80 км/ч.

Удельная сила тяги определяется выражением:

где Fк – сила тяги, определяемая по тяговым характеристикам локомоти-

вов для средней скорости интервала срj из [1] (с. 92 – 127 для электровозов – по жирным кривым; с. 223 – 240 для тепловозов – по кривым наибольшей по-

зиции контроллера и переведенным из «кгс» в «Н» с точностью до 500Н), Н.

Средняя скорость для выбранного интервала движения определяется по формуле:

Удельная замедляющая сила скоростей находится по формуле:

где w 0/ , w 0// – основные удельные сопротивлению движению локомотива и состава, определяемые для средней скорости интервалов по формулам, при-

веденным выше, Н/кН; iк – кинетический подъем, ‰.

15

Отрезки пути, полученные за время снижения скорости в каждом ин-

тервале, суммируют и сравнивают с длиной кинетического подъема, т.е.:

Если условие (2.9) выполняется (необязательно считать до расчетной скорости), то можно сделать вывод: «Поезд с локомотивом серии и массой состава Q преодолевает кинетический подъем крутизной iк = … и длиной

Sк при изменении скорости от н = … до к = … км/ч и массу состава следует считать определившейся для данного участка работы локомотивов».

В случае невыполнения неравенства (2.9) необходимо уменьшить мас-

су состава или руководствоваться [1, раздел 1.4.3.].

2.3.2 Проверка расчетной массы состава по длине приемоотпра-

вочных путей

При локомотивной тяге, когда имеется возможность работы по системе многих единиц, и в особенности при вождении длинносоставных и тяжело-

весных поездов, масса состава часто ограничивается полезной длиной прие-

моотправочных путей станций и раздельных пунктов. Длина поезда не долж-

на превышать полезной длины путей раздельных пунктов на участках обра-

щения данного поезда (с учетом допуска 10 м на неточность установки поез-

да):

Приемоотправочный путь по длине выбирается наименьшим из имею-

щихся на заданном участке работы локомотивов остановочных пунктов (в

курсовой работе из первого или последнего элементов заданного профиля пути).

где qбрj – средняя для однотипной группы масса вагона (приведена в зада-

нии), т; j - доля однотипных вагонов в составе (принимается из задания).

Если после выполнения расчетов условие (2.10) выполняется, то дела-

ется вывод: «Поезд массой Q с локомотивом размещается на приемо-

отправочном пути длиной lпоп и массу состава следует считать опреде-

лившейся для данного участка работы локомотивов».

Если длина поезда окажется больше длины приемоотправочных путей,

то необходимо уменьшить массу состава до величины, ограниченной длин-

ной приемоотправочных путей.

Уточненная масса состава равна:

нужно уменьшить длину состава (в курсовой работе следует выбрать какой осности вагоны будут отцеплены); l j , qбрj - соответственно длина, м и масса брутто, т выбранного типа вагона.

17

2.3.3 Проверка расчетной массы состава на трогание поезда с места

В процессе движения поезда по участку может возникнуть необходи-

мость остановки его на перегоне (по занятости участка или при проведении ремонтных работ) или на промежуточных остановочных пунктах (для обгона поезда) и последующее возобновление движение является одним из трудных режимов работы локомотива. При этом используется его полная мощность и максимальные токи в тяговых двигателях вызывающие их перегрев, что мо-

жет привести локомотив к выходу из строя.

Масса состава при трогании поезда с места определяется по формуле:

где Fк тр – сила тяги локомотива при трогании с места ([1], для электрово-

зов – табл. 17, для тепловозов – табл. 24), Н; wтр – удельное сопротивление движению поезда при трогании с места, Н/кН; iтр – крутизна элемента одной из станций, наиболее трудного при трогании поезда с места, о/оо.

Удельное сопротивление движению состава при трогании с места определяется по формуле:

где wтрi – удельное сопротивление движению при трогании поезда с места для 4–осных или 8–осных вагонов, Н/кН.

Удельное сопротивление движению (для вагонов с подшипниками ка-

где q0i – нагрузка на ось 4–осного или 8–осного вагонов, рассчитанная по формуле (2.4).

Массу состава при трогании с места сравнивают с расчетной массой состава, т.е.:

остановочного пункта и массу состава следует считать определившейся для данного участка работы локомотивов».

По завершении проверок делается обобщенный вывод о расчетной массе состава для дальнейших расчетов.

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 расчёт движущегося поезда. Процесс движения поезда по участку характеризуется тремя режимами работы локомотива: тяга, выбег (холостой ход) и

торможение.

Режим тяги. В этом случае движение происходит с работающими тяговыми двигателями (применительно к электровозам и тепловозам с электрической передачей) локомотива, и на поезд действуют сила тяги локомотива Fк и сила основного сопротивления движению (в режиме тяги)

Wо. Равнодействующая этих сил R определяется величиной R = Fк – Wо.

Режим выбега. В этом случае движение происходит с выключенными тяговыми двигателями, и на поезд действует основное сопротивление движению (в режиме выбега) Wх. Равнодействующая сила R определяется величиной R = – Wх.

Режим торможения. В этом случае на поезд действует основное сопротивление движению (в режиме выбега) Wх и тормозная сила Вт.

Равнодействующая сила R определяется величиной R = – (Wх+Вт).

Характер движения поезда определяется величиной и направлением равнодействующей силы. Если равнодействующая сила R равна нулю, то

19

имеет место равномерное движение поезда (или стоянка), если больше нуля – движение ускоренное, если меньше нуля – движение замедленное.

Движение поезда по железнодорожному участку выражается в виде дифференциального уравнения, которое устанавливает зависимость скорости, длинны пройденного пути и времени движения от величины,

действующих на поезд сил.

Уравнение движения поезда в режиме тяги имеет вид:

Уравнение движения поезда в режиме холостого хода имеет вид:

Уравнение движения поезда в режиме служебного торможения имеет

вид:

поезда; - коэффициент ускорения поезда; fк , wо, wх и bт – удельные силы:

тяги, естественного сопротивления (в режимах тяги и выбега) и торможения,

величина которых определяется по формулам:

где P – служебная масса локомотива, т; Q – расчетная масса состава, т.

Решение уравнения движущегося поезда по конкретному железнодо-

рожному участку в курсовой работе выполняется графоаналитическим спо-

собом (методом «МПС») предусматривающим расчет и построение «Диа-

грамм удельных равнодействующих и замедляющих сил» с последующим графическим построением кривых скорости (S) и t(S) описывающих движе-

ние поезда.

20

Для построения диаграмм необходимо предварительно рассчитать ве-

личины удельных равнодействующих сил для режимов тяги, холостого хода и служебного торможения. Расчёты ведутся на ЭВМ, в которую вводится информация из макета данных. Макет данных ввиде таблицы 2.2 включает 15

строк заполненных следующим образом: строки 1 … 13, 14 – заполняются согласно бланка-задания и приложений 1, 2; строка 12 – колодки чугунные для студентов с четным порядковым номером по списку (или последней цифрой шифра для заочной формы обучения) и композиционные – для не-

четных номеров (или цифрой) соответственно; строка 15 – заполняется на основе тяговой характеристики заданного локомотива [1] (силы тяги локомо-

тива перевести из кгс в Н). Результаты расчетов удельных сил ЭВМ выдает в виде распечатки, которая содержит: графа 1 – принятые скорости движения;

графа 2 – величины силы тяги локомотива; графы 3… 6 – удельные равно-

действующие силы поезда соответственно в режимах тяги, холостого хода,

служебного и экстренного торможения.

По данным граф 1 и 3; 1 и 4; 1 и 5, на листе миллиметровой бумаги,

строятся диаграммы (fк-wo) ; (woх) ; (0,5bт + woх) . При построении диаграмм рекомендуется использовать следующие масштабы: удельных сил 1 Н/кН –

6 мм; скорости 1 км/ч – 1 мм. Размер листа миллиметровой бумаги имеет вы-

соту 297 мм и длину, определяемую по формуле:

l = 3 + l1 + l2 + 3, (2.23)

где 3 – запас на подшивку и оформление, см; l1 – максимальное значение

(fк-wo) умноженное на масштаб 0.6 см; l2 - максимальное значение (0,5bт + woх) умноженное на масштаб 0.6 см.