Тяговые расчёты для подъездной работы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирский государственный индустриальный университет»

Кафедра транспорта и логистики

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: Тяговые расчёты для подъездной работы

по дисциплине

«Устройство и эксплуатация железнодорожного подвижного состава дорог общего пользования»

Выполнил: ст.гр. МТЖ-13

Краус А.И.

Проверил: ст. преподаватель

Квашнина Е.В.

Новокузнецк 2015



ВВЕДЕНИЕ

Среди всех видов транспорта во многих странах ведущее место занимает железнодорожный транспорт, что объясняется его универсальностью: возможностью обслуживать все отрасли экономики и удовлетворять потребности населения в перевозках практически во всех климатических зонах и в любое время года. Преимуществом железнодорожного транспорта является независимость от природных условий (строительство железных дорог практически на любой территории, возможность ритмично осуществлять перевозки во все времена года, в отличие от речного транспорта).

Эффективность железнодорожного транспорта становится ещё более очевидной, если учесть такие его преимущества, как высокие скорости подвижного вагонопотока, универсальность, способность осваивать грузопотоки практически любой мощности (до 75-80 млн. т. в год в одном направление), во много раз меньше чем у других видов транспорта. Среди существующих показателей наиболее точно характеризуют уровень мобильности железнодорожного транспорта следующие: удовлетворение потребностей народного хозяйства в перевозках за определенный период времени, соблюдение сроков доставки грузов, оборот вагона, участковая и техническая скорость, коэффициент участковой скорости, средний простой вагона под одной грузовой операцией. В пассажирских перевозках наиболее важны такие показатели, как соблюдение графика и расписания движения, выполнение плана пассажирских перевозок.

Маневрово-вывозной тепловоз ТЭМ7.

Эти односекцнонные восьмиосные тепловозы, спроектированные и построенные Людиновским тепловозостроительным заводом, предназначены для выполнения тяжелой маневровой, горочной и вывозной работы с составами массой до 7000--9000 т.

Тепловозы имеют кузов капотного типа. Кабина машиниста оборудована основным и дополнительным пультами, что позволяет управлять тепловозом одному человеку.

Проведенные испытания показали высокие динамические качества экипажной части тепловоза ТЭМ7.

Основные характеристики локомотива:

· Серия - ТЭМ7;

· Длина - 21,5 м;

· Расчетная скорость - 10,3 км/ч;

· Конструктивная скорость - 100 км/ч;

· Расчётная масса локомотива -180 т;

· Расчётная сила тяги -35000 кгс;

· Сила тяги при трогании с места -59400кгс.



1. СПРЯМЛЕНИЕ ПРОФИЛЯ ПУТИ

Спрямление профиля пути состоит в замене действительного профиля некоторым фиктивным с меньшим количеством элементов, что позволяет уменьшить объём последующих вычислений при выполнении тяговых расчётов. Основные правила по спрямлению профиля пути:

1. Элементы, на которых расположены остановочные пункты, спрямлению не подлежат.

2. Для спрямления подбираются соседние элементы действительного профиля одного знака, мало отличающиеся друг от друга по крутизне и имеющие относительно небольшую длину.

3. Площадки могут спрямляться как с подъемами, так и со спусками.

4. Спрямленный профиль должен сохранить особенности заданного профиля.

При соблюдении условий спрямления работа, затраченная локомотивом на перемещение состава по действительному и спрямлённому профилю, средняя скорость и время движения будут одни и те же.

Спрямление элементов профиля пути производится в следующем порядке:

1. Определяется фиктивный уклон спрямляемого участка ‰, по формуле:

(1)

где - длина каждого элемента профиля, входящего в спрямляемый участок, м;

- величина уклона каждого из элементов профиля, входящих в спрямляемый участок, ‰;

- общая длина спрямляемого участка, м, .

В плане выделено 4 участка для спрямления: элементы 2 и 3, элементы 5 и 6, элементы 9 и 10, элементы 11 и 12. Спрямляем каждый участок:

2. Каждый элемент входящий в спрямленный участок проверяется на допустимость спрямления. Возможность спрямления элемента действительного профиля определяется по формуле:

(2)

где - абсолютная (по модулю) разность между фиктивным уклоном спрямляемого участка и действительным уклоном проверяемого элемента,‰.

Если равенство (2) не соблюдается, то такое спрямление недопустимо, и варианты спрямления элементов необходимо пересмотреть.

Условие для всех элементов выполнено, следовательно, спрямление возможно.

3. Определяется фиктивный добавочный подъем от кривых, , ‰, имеющихся на элементах профиля по формулам:

- если криволинейный участок пути задан радиусом R, м, и длиной кривой Sкр, м:

(3)

- при заданном центральном угле поворота ?, град:

(4)

4. Определяется окончательный уклон , спрямляемого участка по формуле:

(5)

;

;

;

;

После выполнения расчетов по спрямлению вычерчивается диаграмма исходного и спрямленного профиля пути.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ СОСТАВА ДЛЯ РАСЧЁТНОГО УКЛОНА

вагон поезд ускоряющий отправочный

Характеристики локомотива ТЭМ7:

· Fтр = 59400 кгс;

· Fкр = 35000 кгс;

· P = 180 т;

· Vр = 10,3 км/ч;

· Vк = 100 км/ч;

· lлок = 21,5 м.

Для определения массы состава поезда, необходимо проанализировать спрямлённый профиль пути и выбрать расчётный (руководящий) подъём.

Расчётный подъём является самым неблагоприятным для преодоления, так как перед ним либо нет хороших условий для разгона либо они наихудшие по сравнению с остальными подъёмами профиля. Преодолеть такой подъём поезд может только благодаря мощности двигателей локомотива. Поэтому необходимо определить максимальную массу грузового состава, которую локомотив сможет перемещать по заданному участку.

Масса состава Qip, т, определяется по формуле:

, (6)

где Fкр - расчётная сила тяги локомотива, кгс;

P - расчётная масса локомотива, т;

w?0 - основное удельное сопротивление движению электровоза в режиме тяги, кгс/т;

w?0 - основное удельное сопротивление движения вагонов, кгс/т;

iр - расчётный (руководящий) подъём, ‰.

За расчётный подъём принимаем элемент № 9 спрямлённого профиля пути iр = 5 ‰, т.к. серия локомотива ТЭМ7.

Основное удельное сопротивление движению локомотива в режиме тяги определяется по формуле:

(7)

где V - расчётная скорость локомотива, км/ч.

Основное удельное сопротивление движения вагонов w?0, кгс/т, зависит от осности вагонов и их состояния (груженый или порожний).

Для груженых 4-осных вагонов:

(8)

Для груженых 8-осных вагонов:

(9)

где q0 - осевая нагрузка, т.е. нагрузка, приходящаяся на рельсовый путь от одной колёсной пары, т/ось.

Для её определения сначала рассчитывается масса брутто, qбр, т:

, (10)

Где qт - масса тары, т.е. масса порожнего вагона, т;

qг - грузоподъемность вагона, т;

? - коэффициент использования грузоподъемности.

qбр4=71•0,7+21,3=71 т;

qбр8=132•0,95+44,6=170 т.

Осевая нагрузка q0, т/ось, определяется по следующей формуле:

, (11)

где n - осность вагона;

qбр - масса вагона брутто, т.

;

;

Массовые доли вагонов разного типа находим по формулам:

(12)

(13)

Где m - процентное отношение вагонов данного типа в поезде, %.

=

Основное удельное сопротивление движению поезда, состоящего из вагонов разного типа, определяется по формуле:

(14)

где массовая доля вагонов данного типа в поезде;

основное удельное сопротивление движению вагонов данного типа, кгс/т.

Масса состава для расчётного уклона равна:

Вывод: 5660,16 тонны - это максимальная масса, которую локомотив ТЭМ7 сможет провезти по заданному профилю с расчетным уклоном =5‰.



3. ПРОВЕРКИ МАССЫ СОСТАВА

3.1 Проверка массы состава по условиям трогания поезда с места

Проверка выполняется для элемента № 1 профиля, на котором осуществляется трогание поезда с места.

Согласно проверке, необходимо определить массу состава, которую данный локомотив способен стронуть с места. Так как локомотив трогается с площадки, а не с уклона, то должно быть преодолено только добавочное сопротивление, возникающее в процессе трогания поезда с места.

Определение массы состава по условиям трогания с места, Qтр, т, выполняется по формуле

(15)

Где - сила тяги локомотива при трогании с места, кгс;

- величина уклона на остановочной площадке, ‰;

- удельное сопротивление движению состава при трогании с места для вагонов с подшипниками качения в буксах, кгс/т.

определяется по формуле:

, (16)

Где - средняя осевая нагрузка состава, если имеются вагоны разного типа или вагона, т/ось.

Средняя осевая нагрузка состава определяется с учётом массовых долей вагонов каждого типа по формуле:

(17)

Где - осевые нагрузки вагонов разных типов, т/ось.

т/ось.

кгс/т.

т.

54820т > 5660,16т

Вывод: Условие выполняется, следовательно, локомотиву хватит мощности для того, чтобы стронуться с места и начать движение с составом, масса которого была рассчитана ранее для расчетного подъема.

3.2 Проверка массы состава по размещению на приёмо-отправочных путях станций

Масса состава, Qп-о, т, зависит от количества вагонов, которые вместе с локомотивом должны поместится в пределах полезной длины приёмо-отправочных путей. Для определения массы состава по размещению поезда на приёмо-отправочных путях используют формулу:

(18)

где ln-o - стандартная полезная длина одного из приёмо-отправочных путей, м;

lл - длина локомотива, м;

lв1, lв2, lвn - расчётная длина вагонов разного типа по осям автосцепок. .

10 - свободная длина пути на точность установки состава, м.

Полезную длину приёмо-отправочного пути принимает равную 1050 м, т.к. она подходит для выполнения проверки как на пути приёма (1280 м), так и на пути отправления (1400 м) поезда.

т.

Вывод: ; 548205660,16<6212,85. Следовательно, для дальнейших расчётов выбираем наименьшую массу состава т, которая удовлетворяет всем проверкам, и состав этой массы локомотив сможет провезти по самому неблагоприятному участку профиля.



4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТРЕБНЫХ РАЗМЕРОВ ДВИЖЕНИЯ

4.1 Определение количества вагонов в поезде

Откорректировав окончательно массу состава с учётом выполненных проверок, определяется точное число вагонов каждого типа:

(19)

Результат округляется до целого числа.

вагонов;

вагонов.

После определения количества вагонов, необходимо убедиться, что поезд разместится в пределах полезной длины как пути приёма, так и пути отправления. Проверка выполняется по формуле:

(20)

где - сумма длин всех вагонов по осям автосцепок, м.

;

.

Неравенство выполнено, это значит, что поезд сможет разместится в пределах полезной длины на путях приёма и отправления поезда.

4.2 Определение массы брутто и нетто состава

Масса состава брутто - полная масса состава с грузом и тарой всех вагонов, определяется по формуле:



. (21)

Qбр =

Далее эта масса будет иметь обозначение .

Масса состава нетто - чистая масса груза, перевозимого в поезде, определяется по формуле:

(22)

Qн =5676 - (56•21,3+10•44,6)= 4037,2 т.

4.3 Определение среднего суточного количества поездов для перевозки заданного количества груза

Среднее суточное количество поездов, необходимое для выполнения заданного объёма перевозок, определяется по формуле:

, (23)

Где Г - годовой грузооборот, т.

365 - число дней в году.

Результат округляется до целого значения.



5. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ УДЕЛЬНЫХ УСКОРЯЮЩИХ И ЗАМЕДЛЯЮЩИХ СИЛ.

Для начала, для облегчения расчётов округляем массу состава брутто, Q, т, с точностью до 50 т в меньшую сторону, т.е. теперь Q = 5650 т.

Диаграмма удельных ускоряющих сил состоит из четырёх кривых, каждая из которых соответствует определенному режиму движения поезда:

1) Движение в режиме тяги: fк - w0 = ?1(V).

2) Движение в режиме холостого хода (режим выбега): wох = ?2(V).

3) Движение в режиме служебного торможения: (wох+0,5bт) = ?3(V).

4) Движение в режиме экстренного торможения: (wох+bт) = ?4(V).

Приводятся расчёты для скорости 10 км/ч, результаты дальнейших расчётов сводятся в таблицы 1 - 3.

Сила тяги локомотива при =10 км/ч:

Fк=34162 кгс.

Основное удельное сопротивление движению локомотива:

Полное основное сопротивление движению локомотива:

=1802,03=365,4 кгс.

Основное удельное сопротивление движению вагонов:

Полное основное сопротивление движению вагонов:

Q=5650•0,96=5424 кгс.

Полное основное сопротивление движению поезда в режиме тяги:

= 365,4+6081,53=5424=5789,4 кгс.

Удельная ускоряющая сила:

Таблица 1 - Режим тяги на площадке

V км/ч	Fк, кгс/т	, кгс/т	, Кгс	, кгс/т	, Кгс	W0=P•w?0+Q•w?0 Кгс	кгс/т
0	59400	1,9	342	0,9	5085	5427	9,26
5	52000	1,957	352,26	0,93	5237,55	5589,81	7,96
10	34162	2,03	365,4	0,96	5424	5789,4	4,87
10,3	34164	2,035	366,6	0,962	5435,3	5801,9	4,86
17	24000	2,16	388,21	1,03	5819,5	6207,71	3,05
20	22770	2,22	399,6	1,05	5932,5	6332,1	2,82
26	18279	2,36	425,3	1,1	6237,6	6689,9	1,99
30	14770	2,47	444,6	1,15	6497,5	6942,1	1,34
34	11077	2,59	466,2	1,2	6780	7246,2	0,66
40	10162	2,78	500,4	1,29	7288,5	7788,9	0,4
50	8444	3,15	567	1,45	8192,5	8759,5	0,05
60	7554	3,58	644,4	1,63	9205,5	9853,9	-0,39
70	7081	4,07	732,6	1,84	10396	11128,6	-0,69
80	6770	4,62	831,6	2,08	11752	12583,6	-1,00
90	6770	5,23	941,4	2,35	13277,5	14218,9	-1,28
100	6770	5,9	1062	2,63	14859,5	15921,5	-1,57

Удельное основное удельное сопротивление движению локомотива в режиме холостого хода (при V=10 км/ч)

(24)

Полное сопротивление движению локомотива в режиме холостого хода:

Р.

Полное сопротивление движению поезда в режиме холостого хода:

Wх=457,2+5424=5881,2 кгс.

Удельное сопротивление движению поезда в режиме холостого хода:

Таблица 2 - Режим выбега на площадке

V,км/ч	, кгс/т	, кгс	кгс	, кгс	, кгс/т
0	2,40	432	5085	5517	0,95
10	2,54	357,3	5424	5881,2	1,01
20	2,76	476,8	5932,5	6409,3	1,1
30	3,04	547,2	6497,5	7044,7	1,21
40	3,40	612	7288,5	7900,5	1,35
50	3,82	687,6	8192,5	8880,1	1,52
60	4,32	777,6	9209,5	9987,1	1,71
70	4,88	878,4	10396	11274,1	1,93
80	5,52	993,6	11752	12745,6	2,19
90	6,22	1119,6	13277,5	14397,1	2,47
100	7,00	1260	14859,5	16119,5	2,76

Тормозной коэффициент поезда, показывает, какая сила нажатия тормозных колодок приходится на единицу массы состава, определяется по формуле:

(25)

где ?Кр - суммарное расчётное нажатие тормозных колодок поезда, т.

, (26)

Где Nторм - число вагонов данного типа с исправными тормозами;

n - количество осей у вагона данного типа;

КРось - расчётная сила нажатия от колодки на колёса одной оси вагона, тс/ось, для композиционных колодок на гружёных вагонах КРось = 8,5 тс/ось.

где 0,7 (70%) - процент вагонов с исправными тормозами.

тс.

При тормозном коэффициенте равном 0,32 поезд может быть отправлен со станции на перегон, но его максимальная допустимая скорость движения на спусках должна быть снижена в соответствии с уменьшенным значением расчётного тормозного коэффициента поезда.

Установленная для тормозных средств с нормальной эффективностью действия максимальная скорость уменьшается для грузовых вагонов на 2 км/ч на каждую недостающую тонно-силу тормозного нажатия. Полученная скорость округляется до величины, кратной 5 км/ч в сторону уменьшения.

Значение расчетного коэффициента трения композиционной колодки о поверхность катания колеса:

(27)

Удельная тормозная сила поезда (при V=10 км/ч):

=1000•0,33882•0,32=108,42 кгс/т.

Удельная ускоряющая сила для экстренного торможения:

=1,01+108,42=109,43 кгс/т.

Удельная ускоряющая сила для служебного торможения:

=1,01+0,5•108,42 =55,22 кгс/т.

Таблица 3 - Режим служебного и экстренного торможения на площадке

V	кгс/т			кгс/т	кгс/т	кгс/т
0	0,95	0,32	360,00	115,20	116,15	85,55
10	1,01		338,82	108,42	109,43	55,22
20	1,1		322,11	103,07	104,17	52,63
30	1,21		308,57	98,74	99,95	50,58
40	1,35		297,39	95,16	96,51	48,93
50	1,52		288,00	92,16	93,68	47,60
60	1,71		280,00	89,60	91,31	46,51
70	1,93		273,10	87,39	89,32	45,62
80	2,19		267,10	85,47	87,66	44,92
90	2,47		261,82	83,78	86,25	44,36
100	2,76		257,14	82,28	85,04	43,90



6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСТИМОЙ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ НА САМОМ КРУТОМ СПУСКЕ ПРОФИЛЯ - ГРАФИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ТОРМОЗНОЙ ЗАДАЧИ

Тормозная задача, состоящая в определении максимально допустимой скорости движения по наибольшему спуску, исходя из имеющихся тормозных средств, решается графическим способом.

Полный тормозной путь поезда состоит из двух частей:

Sт = Sп + Sд, (28)

где Sп - подготовительный тормозной путь, на протяжении которого тормоза условно считаются недействующими, т.к. необходимо время на срабатывание тормозного оборудования, м;

Sд - действительный тормозной путь, расстояние проходимое поездом с момента снижения скорости до его остановки или достижения желаемой скорости, м.

Построение выполняется в следующем порядке:

1) По данным таблицы 3 строим зависимость удельной замедляющей силы при экстренном торможении от скорости (wх + bт)= ?(V). Эту диаграмму делим на отрезки, соответствующие интервалам скорости:

– в диапазоне скоростей от 0 до 50 км/ч через 5 км/ч;

– в диапазоне скоростей от 50 до 100 км/ч через 10 км/ч.

В каждом интервале определяем среднюю скорость и обозначаем точками 1, 2, 3, 4 и т.д.

2) От точки 0 вправо по оси (wx+bт) в масштабе откладываем крутизну спуска, выбранного для решения тормозной задачи - точку М, называемую полюсом построения или поправкой на уклон, М=7 %.

3) Справа располагаем система координат (V-S) с началом в точке 01. От этой точки вправо на оси S в масштабе откладываем величину полного тормозного пути, который для спуска 7 ‰ =1200 м - отрезок 01А.

4) Построение кривой Sд = ?(V) начинается из точки А. Сначала строим луч М1. Затем проводим из точки А перпендикуляр к лучу М1 в пределах скоростного интервала от 0 до 5 км/ч. Далее из точки В выстраиваем перпендикуляр к лучу М2 для интервала 5 - 10 км/ч (далее построение ведется аналогичным образом).

5) Далее для построения зависимости Sд = ?(V) необходимо найти подготовительный тормозной путь

(29)

где Vн - начальная скорость торможения, км/ч;

tп - время подготовки тормозов к действию, с.

Время подготовки тормозов к действию для состава длиной более 300 осей:

(30)

где i - величина уклона, на котором производится торможение, ‰;

bт - удельная тормозная сила поезда при соответствующей начальной скорости торможения, кгс/т.

Так как формула (29) представляет собой линейную зависимость, то графически это будет прямая линия, которую можно построить по двум точкам. Первая точка соответствует скорости Vн = 0 км/ч, тогда Sп = 0 м.

Вторая точка определяется для конструкционной скорости локомотива, Vн = 100 км/ч:

с.

.

Вправо от V = 100 км/ч откладываем в масштабе найденную величину Sп = 375,3 м. Соединяем две точки, получаем прямую Sп = ?(V).

Так как точка пересечения двух графиков Sд = ?(V) и Sп = ?(V) отсутствует, ограничения скорости движения поезда по тормозному обеспечению нет. А это значит, что по наибольшему спуску перегона при тормозном коэффициенте 0,32 поезд может перемещаться с ранее рассчитанной максимальной допустимой скоростью движения Vдоп = 75 км/ч.

Подготовительный тормозной путь SпVдоп, м, при Vдоп = 75 км/ч равен 250 м. Его можно определить графически при пересечении кривой Sп = ?(V) с прямой допустимой скорости Vдоп. Действительный тормозной путь SдVдоп, м, определяется при пересечении Sд = ?(V) с Vдоп, и равен он 283,3 м.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе на тему «Тяговые расчеты для поездной работы» были выполнены все расчёты, которые помогли выявить возможности использования локомотива ТЭМ7 для спрямленного профиля.

С учетом различных требований и условий (величина расчётного уклона, условия трогания с места, длина приемо-отправочных путей) была рассчитана, откорректирована и принята масса состава равная 7008 тонн.

Помимо этого было определено количество поездов, необходимое для среднесуточного объема перевозок, оно составляет 3 поезда, и были определенны масса нетто Qн = 4037,2 т и брутто Qбр = 5676 т состава.

При помощи тормозной задачи, графическим способом, определенны подготовительная SпVдоп = 250 м и действительная SдVдоп = 283,3 м составляющие тормозного пути.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Тяговые расчеты на подъездном пути промышленного предприятия: метод. указ. / Сиб. гос. индустр. ун-т ; сост. : Е.В. Квашнина, Л.В. Дерина. - Новокузнецк: Изд. центр СибГИУ, 2013. - 56с

2. Кузмич В.Д. Руднев В.С. Френкель С.Я. Теория локомотивной тяги: Учебник для вузов ж.-д. транспорта/ Под ред. В.Д. Кузмича. - М.: Маршрут, 2005. - 448с.

3. Подвижной состав и основы тяги поезда / под ред.С.И. Осипова. - М.: Транспорт, 1983. - 334с.

4. Бабичков А.М. Тяга поездов и тяговые расчеты. Гурский П.А., Новиков А.П. - М.: Транспорт, 1971. - 280 с.

5. Правила тяговых расчетов для поездной работы М.: Транспорт, 1985 287

Размещено на Allbest.ur