Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

ИНСТИТУТ УПРАВЛЕНИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Кафедра «Локомотивы и локомотивное хозяйство»

Курсовая работа

по дисциплине «Тепловозная тяга»

Расчет тепловозной тяги

Выполнил: студент гр.

Принял:

МОСКВА 2015 г.

2

СОДЕРЖАНИЕ:

ВВЕДЕНИЕ

1. Характеристика и краткое описание локомотива 2ТЭ121

2. АНАЛИЗ ЗАДАННОГО ПРОФИЛЯ ПУТИ И СПРЯМЛЕНИЕ ПРОФИЛЯ ПУТИ ЗАДАННОГО УЧАСТКА

2.1 Анализ заданного профиля пути и выбор расчетного и скоростного

подъемов

2.2 Спрямление продольного профиля пути

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕСА ПОЕЗДА С УЧЕТОМ ОГРАНИЧЕНИЙ ПО УСЛОВИЯМ ЭКСПЛУАТАЦИИ

3.1 Расчет веса и массы состава

3.2 Проверка веса состава на преодоление скоростного подъема

3.3 Проверка веса поезда по длине приемо-отправочных путей

3.4 Проверка веса поезда на трогание с места

4. РАСЧЕТ УДЕЛЬНЫХ РАВНОДЕЙСТВУЮЩИХ СИЛ

4.1 Определение расчетного тормозного коэффициента

4.2 Расчет удельных равнодействующих сил

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАИБОЛЬШИХ ДОПУСТИМЫХ СКОРОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ НА УКЛОНАХ ПРОФИЛЯ

6. ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММ СКОРОСТИ И ВРЕМЕНИ ХОДА ПОЕЗДА

7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНИХ ТЕХНИЧЕСКОЙ И УЧАСТКОВОЙ СКОРОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ

8. РАСЧЕТ РАСХОДА ТОПЛИВА ТЕПЛОВОЗОМ

9. РАСЧЕТ ПОТРЕБНОСТИ ЭКСПЛУАТИРУЕМОГО ПАРКА ЛОКОМОТИВОВ ДЛЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ ПОЕЗДОВ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Целью данной курсовой работы является получение первоначальных навыков выполнения тяговых расчетов, связанных с организацией движения поездов и работой локомотивов.

Первая часть курсовой работы заключается в изучении принципа действия и общего устройства локомотива.

Вторая часть состоит в выполнении тяговых расчетов, связанных с определением режимов и параметров механики движения поезда (действующих на него сил, скорости движения и времени хода по участку) и затрат энергии на его движение.

Третья часть работы связана с организацией тягового обслуживания движения поездов и работы локомотивов на участке.

Курсовая работа выполняется с использованием учебной и научно-технической литературы.

1. Характеристика и краткое описание локомотива 2ТЭ121

локомотив скоростной топливо тепловоз

Еще в середине 60-х годов на Харьковском заводе транспортного машиностроения им. В. А. Малышева под руководством главного конструктора А. А. Кирнарского велось проектирование грузового тепловоза ТЭ15 с дизелем Д70 (20ЧН24/27) мощностью 4000 л.с. Прекращение строительства тепловозов на заводе не позволило довести дело до конца.

Чтобы не прекращать работы по созданию грузового тепловоза с дизелями мощностью по 4000 л.с., МПС в 1968 г. выдало технические требования на такой тепловоз с расчетом дальнейшего изготовления его на Ворошиловградском тепловозостроительном заводе. В техническом задании на тепловоз (1970 г.) по требованию МПС были приняты диаметр движущих колес 1250 мм и нагрузка от колесных пар на рельсы 23 тc. Затем в 1973 г. МПС по предложению завода согласовало увеличение нагрузки до 25 тc, но одновременно внесло дополнение в технические требования о необходимости применения на тепловозе двухступенчатого рессорного подвешивания и опорно-рамной установки тяговых электродвигателей. Для конструкторов советских грузовых локомотивов с опорно-рамной подвеской тяговых электродвигателей задача создания тягового привода от электродвигателей к колесным парам значительно сложнее, чем, например, для конструкторов, изготовляющих грузовые локомотивы для западноевропейских железных дорог, поскольку на этих дорогах локомотивы имеют меньшие нагрузки от колесных пар на рельсы и более низкие расчетные коэффициенты сцепления, т. е. меньшие вращающие моменты.

В канун 60-летия Великой Октябрьской Социалистической революции Ворошиловградский тепловозостроительный завод изготовил опытный двухсекционный двенадцатиосный грузовой тепловоз 2ТЭ121 с двумя дизелями общей мощностью 2х4000 л.с. Если не считать макетной секции тепловоза ТЭ120, тепловоз 2ТЭ121-001 был вторым тепловозом железных дорог Советского Союза, имеющим опорно-рамную подвеску тяговых электродвигателей: первый опытный тепловоз Ээл8 с такой подвеской электродвигателей и двумя дизелями общей мощностью 2х825 л.с. поступил на дороги в 1933 г.

Кузова секций тепловоза несущей конструкции; секции имеют по одной кабине машиниста, установленной на амортизаторах. Кузов каждой секции опирается на две трехосные тележки через опоры, состоящие из роликов и резиновых элементов. Опоры в количестве четырех на тележку передают вертикальные силы на боковые рамы тележек. Горизонтальные усилия от тележек к кузову передаются через центральные шкворни, допускающие небольшие поперечные перемещения за счет сжатия пружин. Рессорное подвешивание тележек состоит из листовых рессор, винтовых пружин, балансиров и гидравлических амортизаторов. Статический прогиб первой ступени подвешивания составляет около 100 мм. Вторая ступень подвешивания сделана по типу подвешивания тепловозов 2ТЭ116 в виде резинометаллических опор; ее статический прогиб 16-18 мм.

Буксы тележек имеют по два цилиндрических и по одному упорному шариковому подшипнику; вертикальные усилия на буксы передаются через хомуты листовых рессор, расположенных под буксами, как это сделано на электровозах ВЛ80т, ВЛ80с и ряде других. Колесные пары при новых бандажах имеют диаметр 1250 мм. На оси колесной пары на роликовых подшипниках смонтирован корпус тягового редуктора с шестерней, зубчатое колесо насажено на ось. Шестерня с помощью резинокордной муфты, торсионного вала, проходящего через полый вал якоря тягового электродвигателя, зубчатой муфты, соединена с полым валом электродвигателя; в данном случае использована принципиальная схема передачи вращающего момента, примененная на электровозах ЧС2т, ЧС4т и ряде других. Передаточное число тягового редуктора 95:22=4,318.

Механические тормоза выполнены с двусторонним нажатием колодок на бандажи; тормозные цилиндры по одному на каждое колесо имеют диаметр 10". Тепловоз оборудован краном машиниста №394.000, краном вспомогательного тормоза №254 и воздухораспределителем №483.

На каждой секции тепловоза 2ТЭ121-001 установлен дизель-генераторный агрегат 2В-9ДГ, состоящий из дизеля 2В-5Д49 и однокорпусноги генераторного агрегата А-714У2. Дизель 2В-5Д49 (16ЧН26/26) Коломенского тепловозостроительного завода при частоте вращения 1000 об/мин развивает номинальную мощность 4000 л.с. (2942 кВт). Машина шестнадцатицилиндровая с V-образным расположением цилиндров, имеет газотурбинный наддув и охлаждение наддувочного воздуха. Блок дизеля выполнен с плоским разъемом подшипникового узла; стальной коленчатый вал имеет противовесы на каждой щеке, как на дизелях тепловозов ТЭ120, ТЭ136, ТЭП70. Минимальная частота вращения 350 об/мин. Расход топлива при номинальной мощности 160 г/(э.л.с ч): масса дизеля 18520 кг.

Система охлаждения дизеля двухконтурная; в высокотемпературном контуре охлаждается вода дизеля, в низкотемпературном - вода, охлаждающая масло и наддувочный воздух дизеля. Пуск дизель-генератора осуществляется стартер-генератором 2ПСГ02; при работе дизеля этот генератор питает постоянным током напряжением 120 В цепи управления, освещения и заряжает аккумуляторную батарею. Тяговый агрегат А-714У2 состоит из тягового и вспомогательного синхронных генераторов, роторы которых укреплены на одном валу. Активная мощность тягового генератора 2800 кВт, частота тока 100 Гц, линейное напряжение 580/366 В, действующее значение линейного тока 2х1520/2х2400 А. Мощность вспомогательного синхронного генератора 400 кВт. Масса тягового агрегата 8200 кг. Агрегат изготовлен Харьковским заводом "Электротяжмаш". Общая масса (сухая) дизель-генераторного агрегата 28300 кг. На генераторном агрегате смонтирована выпрямительная установка УВКТ-9У2, преобразующая переменный ток тягового генератора в постоянный для питания тяговых электродвигателей ЭД-126У1. Эти электродвигатели имеют номинальную мощность 409 кВт (напряжение 548/725 В, ток 820/620 А), максимальную частоту вращения якоря 1910 об/мин; масса электродвигателя 3600 кг. Вентиляция электродвигателей независимая.

На тепловозе применены компрессоры КТ-7, приводимые от вала тягового агрегата; от него же приводится вентилятор системы централизованного воздухоснабжения. Эта система служит для охлаждения тягового агрегата, выпрямительной установки и тяговых электродвигателей. Впервые централизованное воздухоснабжение было применено на тепловозах ТЭП70. Вентилятор холодильника приводится трехфазным асинхронным электродвигателем АМВ-75, получающим питание от вспомогательного генератора, от которого питаются также через выпрямительную установку цепи возбуждения тягового генератора.

Тепловоз оборудован реостатным тормозом; мощность тормозных резисторов 3200 кВт. Запас топлива одной секции 9060 кг, песка 1000 кг, воды 1100 кг, масла 1150 кг. В длительном режиме тепловоз развивает силу тяги 2х295 кН (2х30000 кгс) при скорости 27 км/ч. Конструкционная скорость локомотива 100 км/ч; минимальный радиус проходимых кривых 125 м. Тепловоз 2ТЭ121-001 имел нагрузку от колесных пар на рельсы 26,8 тс. При неполном наполнении топливных баков и песочных бункеров (нагрузка от колесных пар около 26 тс) тепловоз в 1978 г. прошел путевые и динамические испытания на участке Майкоп - Белореченская Северо-Кавказской железной дороги. Испытания проводил ВНИИЖТ совместно с ВНИТИ и заводом-изготовителем. По результатам испытаний был сделан ряд предложений об изменении конструкции. Начиная с тепловоза №005 для снижения веса длина тепловоза была уменьшена до 21000 мм и общая колесная база до 15600 мм. Для накопления эксплуатационного опыта завод продолжал изготовление единичных локомотивов 2ТЭ121, часть из которых была направлена в депо Печора Северной железной дороги.

2. АНАЛИЗ ЗАДАННОГО ПРОФИЛЯ ПУТИ И СПРЯМЛЕНИЕ ПРОФИЛЯ ПУТИ ЗАДАННОГО УЧАСТКА

2.1 АНАЛИЗ ЗАДАННОГО ПРОФИЛЯ ПУТИ И ВЫБОР РАСЧЕТНОГО И СКОРОСТНОГО ПОДЪЕМОВ

Для расчета весовой нормы состава производят анализ заданного профиля участка железнодорожного пути.

В результате анализа выбираем подъемы:

- расчетный

- скоростной .

Расчетным называется один из наиболее крутых и затяжных подъемов на заданном участке, на котором поезд может достигнуть равномерной скорости, равной по величине расчетной скорости заданной серии локомотива.

Скоростным подъемом один из самых крутых подъемов, преодоление которого возможно за счет использования кинетической энергии поезда.

Задан профиль пути №1.

Правилами тяговых расчетов установлены следующие обозначения элементов пути: подъемы обозначаются знаком «+», спуски - «-», горизонтальные участки («площадки») - «ноль».

Принимаем в качестве расчетного подъема = +9‰ на том основании, что он наиболее крутой (после = +10‰), большой протяженности и пред ним лежит прямая, на которой трудно развить высокую скорость для накопления кинетической энергии.

Подъем = +10‰ принимаем в качестве скоростного, так как он самый крутой на заданном участке и преодолевается за счет использования кинетической энергии.

2.2 СПРЯМЛЕНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ПУТИ

Профиль пути спрямляют с целью сокращения объема графических работ при выполнении тяговых расчетов.

Спрямление профиля состоит в условной замене нескольких рядом лежащих элементов пути одним спрямленным, длина которого равна сумме длин заменяемых. Допускается к уклонам при спрямлении присоединять горизонтальные участки малой длины.

Нельзя объединять:

1) элементы профиля разного знака;

2) расчетный и скоростной подъемы;

3) станционные площадки.

Крутизна спрямляемого элемента:

где - крутизна каждого из спрямляемых элементов;

- длина каждого из спрямляемых элементов.

Проверка возможности спрямления каждого элемента:

где - крутизна проверяемого элемента;

- длина проверяемого элемента.

Проверке подлежит каждый элемент спрямляемой группы.

Анализ профиля пути показывает, что спрямлению подлежат следующие группы элементов:

1)

2)

3)

4)

Определяем крутизну спрямленных элементов и проверяем возможность спрямления для каждого элемента группы:

1) ‰

2) ‰

3) ‰

4) ‰

Во всех случаях условие возможности спрямление выполняется. Результаты расчетов приведены в таблице 2.1

Таблица 2.1. Расчет спрямления заданного профиля пути

N заданных элементов	Заданный профиль пути	Спрямленный профиль пути	N спрямленных элементов	ПРОВЕРКА
	S, м	i, %	Sc ,м	iс %
1	1500	0
2	800	-2	3700	-3,6	2	800?1250
3	700	-3			3	700?3333
4	1000	-5			4	1000?1428
5	1200	-4			5	1200?5000
6	1000	0
7 скор	1500	+10
8	1700	+8
9	1200	0
10 рас	5500	+9
11	1700	0
12	1100	-2	2000	-2,5	12	1100?4000
13	900	-3			13	900?4000
14	950	0
15	100	+8
16	1800	+2
17	1400	+6	3400	4,8	17	1400?1666
18	2000	+4			18	2000?2500
19	1500	0
20	900	-2	2300	-2,6	20	900?3333
21	1400	-3			21	1400?5000
22	2000	0

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕСА ПОЕЗДА С УЧЕТОМ ОГРАНИЧЕНИЙ ПО УСЛОВИЯМ ЭКСПЛУАТАЦИИ

3.1 РАСЧЕТ ВЕСА И МАССЫ СОСТАВА

Вес состава рассчитывается исходя из условий равномерного движения поезда по расчетному подъему с расчетной скоростью локомотива.

(кН)

где - расчетная сила тяги локомотива, Н;

- вес локомотива, кН;

- основное удельное сопротивление движению локомотива в режиме тяги, Н/кН;

- основное удельное сопротивление движению вагонов, Н/кН;

- расчетный подъем.

Основное удельное сопротивление движению состава из разнотипных вагонов определяется по формуле:

(Н/кН)

где б,в,г - процентное содержание однотипных вагонов в составе;

, , - основное удельное сопротивление движению четырех-, шести-, восьмиосных вагонов, Н/кН;

Расчетные формулы для определения основного удельного сопротивления движению локомотива и вагонов при движении по звеньевому пути:

(Н/кН)

(Н/кН)

(Н/кН)

где масса вагона, приходящаяся на одну ось

, [т]

, [т]

[Н/кН]

[т], , [т]

[Н/кН]

[Н/кН]

[Н/кН]

(кН)

Масса состава по предварительному расчету

[т]

[т]

где g - ускорение свободного падения, 9,8 м/с

3.2 Проверка веса состава на преодоление скоростного подъема

Основная задача проверки состоит в том, чтобы определить, сможет ли поезд преодолеть выбранный в качестве «скоростного» подъем с учетом использования кинетической энергии, накопленной на предшествующих элементах профиля.

Аналитическая проверка в соответствии с ПТР выполняется по формуле:

[м]

где и - начальная и конечная скорости интервала, км/ч;

- средняя удельная результирующая сила, действующая на поезд в пределах интервала скорости от до , км/ч;

Удельную силу в пределах выбранного интервала изменения скоростей принимают равной удельной силе при средней скорости интервала, т.е.

, [Н/кН]

Значения Fк, и определяются по среднему значению скорости рассматриваемого интервала.

[км/ч]

Для того, чтобы поезд преодолел скоростной подъем необходимо соблюсти следующее условие

.

1. км/ч, км/ч, км/ч, = 224000 Н

[Н/кН]

[Н/кН]

[Н/кН]

м

2. км/ч, км/ч, км/ч, = 262000 Н

[Н/кН]

[Н/кН]

[Н/кН]

м

Поезд преодолеет скоростной подъем, т.к.

м

3.3 Проверка веса поезда по длине приемо-отправочных путей

Длина поезда не должна превышать полезную длину приемо-отправочных путей станции

Длина поезда находится по следующей формуле:

,

где - длина состава, м;

- длина локомотива, м;

10 - запас длины на неточность установки поезда, м.

Длина состава:

,

где - количество однотипных вагонов в составе

- длины однотипных вагонов, м.

Количество однотипных вагонов в составе:

ваг.

ваг.

м

- условие выполняется

3.4 Проверка веса поезда на трогание с места

Вес состава проверяют на возможность трогания с места на остановочных пунктах по формуле:

,[кН]

где - сила тяги локомотива при трогании состава с места, Н;

- удельное сопротивление состава при трогании с места, Н/кН;

=2,5ч3 Н/кН;

Вес состава Qmp, полученный по условиям трогания с места, должен быть не менее веса состава Q, определенного по расчетному подъему, т.е.

Qmp > Q

Удельное сопротивление состава при трогании с места определяется по формуле:

, [Н/кН]

где - удельное сопротивление при трогании с места

соответствующих типов вагонов, Н/кН

Для вагонов на подшипниках качения

[Н/кН]

где - масса, приходящаяся на одну колесную пару для данной группы вагонов.

[Н/кН]

[Н/кН]

[Н/кН]

Принимаем = 0‰ , тогда

[кН]

Qmp = 217500> Q =56350 - условие выполняется.

4. РАСЧЕТ УДЕЛЬНЫХ РАВНОДЕЙСТВУЮЩИХ СИЛ

4.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО ТОРМОЗНОГО КОЭФФИЦИЕНТА

Расчетный тормозной коэффициент определяет тормозную силу поезда. Если на участке нет спусков круче 20%, то при его расчете разрешается тормозные средства локомотива в расчет не принимать. Для грузового движения принимаем в расчетах нормативное значение, равное = 0,33.

4.2 РАСЧЕТ УДЕЛЬНЫХ РАВНОДЕЙСТВУЮЩИХ СИЛ

Для построения диаграммы удельных равнодействующих сил предварительно составляем таблицу для четырех возможных режимов движения поезда по прямому горизонтальному участку:

- для режима тяги;

- для режима холостого хода,

- для режима служебного торможения);

- для режима полного служебного торможения

Основные удельные сопротивления локомотива и состава рассчитываются по формулам, указанным в пункте 3.1

При движении в режиме холостого хода:

Расчетный коэффициент трения тормозных колодок определяется по формуле

Удельные тормозные силы поезда вычисляются по формуле:

Расчеты сведены в таблицу 4.1. По данным этой таблицы строится диаграммы удельных равнодействующих сил поезда:

- для режима тяги (по графам 1 и 9);

- для режима холостого хода (по графам 1 и 13);

- для режима служебного торможения(по графам 1 и 16);

Диаграммы удельных равнодействующих сил поезда показаны на рис.3.

13

Таблица 4.1. РАСЧЕТНАЯ ТАБЛИЦА УДЕЛЬНЫХ РАВНОДЕЙСТВУЮЩИХ СИЛ

РЕЖИМ ТЯГИ	ХОЛОСТОЙ ХОД	ТОРМОЖЕНИЕ
V, км/ч	Fк , Н	w'0 ,Н/кН	W0 ' = w'0*Р Н	w0 " Н/кН	W0" = w0 "*Q Н	W0= W0 '+ W0" Н	Fk-W0 Н	fk-w0= Fk-W0/P+Q Н/кН	wx Н/кН	Wx= wx*P Н	W0x= Wx+ W0" Н	w0x Н/кН	ц	bm=1000* ц*т Н/кН	0,5bm+wox Н/кН	0,8bm+wox Н/кН
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
0	974000	1,90	5700,00	0,89	49888,42	55588,42	918411,58	15,52	2,40	7200	57088,42	0,96	0,27	89,10	45,51	72,24
5	898000	1,96	5872,50	0,91	51141,45	57013,95	840986,05	14,21	2,46	7391	58532,70	0,99	0,23	74,84	38,41	60,86
10	834000	2,03	6090,00	0,94	52714,97	58804,97	775195,03	13,10	2,55	7635	60349,97	1,02	0,20	65,34	33,69	53,29
15	794000	2,12	6352,50	0,97	54608,97	60961,47	733038,53	12,38	2,64	7931	62540,22	1,06	0,18	58,55	30,33	47,90
20	766000	2,22	6660,00	1,01	56823,46	63483,46	702516,54	11,87	2,76	8280	65103,46	1,10	0,16	53,46	27,83	43,87
26,6	600000	2,38	7134,80	1,07	60237,30	67372,10	532627,90	9,00	2,94	8821	69058,04	1,17	0,15	48,41	25,37	39,90
27,2	588000	2,39	7181,86	1,08	60575,34	67757,20	520242,80	8,79	2,96	8874	69449,77	1,17	0,15	48,02	25,18	39,59
30	550000	2,47	7410,00	1,11	62213,87	69623,87	480376,13	8,12	3,05	9135	71348,87	1,21	0,14	46,33	24,37	38,27
35	458000	2,62	7852,50	1,16	65389,81	73242,31	384757,69	6,50	3,21	9641	75031,06	1,27	0,13	43,74	23,14	36,26
40	404000	2,78	8340,00	1,23	68886,22	77226,22	326773,78	5,52	3,40	10200	79086,22	1,34	0,13	41,58	22,13	34,60
46	354000	2,99	8984,40	1,31	73504,96	82489,36	271510,64	4,59	3,65	10940	84444,76	1,43	0,12	39,42	21,14	32,96
50	336000	3,15	9450,00	1,37	76840,50	86290,50	249709,50	4,22	3,83	11475	88315,50	1,49	0,12	38,19	20,58	32,04
53,7	316000	3,30	9906,32	1,43	80108,49	90014,81	225985,19	3,82	4,00	12000	92108,46	1,56	0,11	37,16	20,14	31,29
60	280000	3,58	10740,00	1,53	86076,71	96816,71	183183,29	3,09	4,32	12960	99036,71	1,67	0,11	35,64	19,49	30,19
70	244000	4,07	12210,00	1,72	96594,85	108804,85	135195,15	2,28	4,89	14655	111249,85	1,88	0,10	33,66	18,71	28,81
80	204000	4,62	13860,00	1,93	108394,93	122254,93	81745,07	1,38	5,52	16560	124954,93	2,11	0,10	32,08	18,15	27,77
90	188000	5,23	15690,00	2,16	121476,93	137166,93	50833,07	0,86	6,23	18675	140151,93	2,37	0,09	30,78	17,76	26,99
100	170400	5,90	17700,00	2,42	135840,87	153540,87	16859,13	0,28	7,00	21000	156840,87	2,65	0,09	29,70	17,50	26,41

14

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАИБОЛЬШИХ ДОПУСТИМЫХ СКОРОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ НА УКЛОНАХ ПРОФИЛЯ

Максимально допустимые значения скоростей движения поезда на уклонах профиля определяются по имеющимся тормозным средствам с учетом обеспечения остановки поезда в пределах тормозного пути.

Полный расчетный тормозной путь равен сумме пути подготовки тормозов к действию и действительного тормозного пути .

(м)

Расчетные тормозные пути принимаем равными:

- = 1000 м - для спусков крутизной до 6‰ включительно;

- = 1200 м - для спусков круче 6 ‰.

По данным таблицы 4.1 вычерчиваем графическую зависимость удельных замедляющих сил при полном служебном торможении - рис.2

Рядом справа, строим кривые изменения скорости методом МПС для трех уклонов: 0 ‰; -6 ‰; - 12 ‰.

Для каждого из выбранных уклонов определяем подготовительный путь:

где - скорость в начале торможения; в расчетах можно принять равной конструкционной скорости заданного локомотива ,

- время подготовки тормозов к действию, с:



= 29,7 (Н/кН) (из табл.4.1, при скорости равной 100 км/ч);

при = 0 ‰ м;

при = -6 ‰ м;

при = -12‰ м.

Точки пересечения кривых и для соответствующих спусков определяют допустимые скорости движения по заданным спускам. Вертикальная линия, проведенная при = -6 ‰, определяет области использования полученных зависимостей: до = -6 ‰ включительно следует пользоваться кривой, построенной для = 1000 м, а для спусков круче - = 1200м.

6. ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММ СКОРОСТИ И ВРЕМЕНИ ХОДА ПОЕЗДА

Построение зависимостей и производим на отдельном листе миллиметровой бумаги по методу МПС (рис.3).

При построении диаграмм:

а) все построения выполняем на спрямленном профиле пути;

б) интервалы скорости, в которых действующие силы на поезд считаются постоянными, принимаем не более 10 км/ч.

в) в конце каждого элемента профиля подбираем интервал изменения скорости так, чтобы граница элемента, граница интервала скорости и зависимость

пересекались в одной точке.

г) оси станций располагаем по середине крайних элементов профиля пути.

Построение начинаем с вычерчивания диаграмм сил, действующих на поезд в различных режимах движения, на основании данных табл. 4.1.

При построении зависимости необходимо стремиться к достижению поездом максимально допустимых скоростей движения. Это условие выполняется при соответствующем чередовании режимов тяги, холостого хода и регулировочного торможения.

При движении на спусках скорость не должна превосходить допускаемую по тормозам в зависимости от крутизны спуска.

Скорость поезда перед остановкой должна быть равна 40 - 50 км/ч на расстоянии 500 - 700 м от оси станции.

Момент начала торможения при остановке на станции определяем точкой пересечения зависимостей для режимов холостого хода и служебного торможения. Последняя строиться встречно, начиная от нулевой скорости на оси станции.

7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНИХ ТЕХНИЧЕСКОЙ И УЧАСТКОВОЙ СКОРОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ

Средняя техническая скорость представляет собой среднюю скорость движения поезда по перегону и учитывает время занятия перегона с учетом времени на разгоны и замедления при остановках.

Для нечетного направления движения поездов (А-В):

км/ч

где - общая длина пути (участка А-В), км;

- время хода поезда по участку А-В, ч.

Для четного направления (В-А)

где - время хода поезда по участку В-А, ч.

Средняя участковая скорость - средняя скорость движения поездов по участку с учетом времени стоянок на промежуточных станциях.

Для нечетного и четного направлений

где - коэффициент участковой скорости, который зависит от технической оснащенности участка. Принимаем = 0,8.

Для нечетного направления движения поездов (А-В):

= 39,6 мин = 0,66 ч

км/ч

км/ч

Для четного направления движения поездов (В-А):

Время хода поезда для четного направления рассчитываем способом равномерных скоростей.

Способ равномерных скоростей относится к числу приближенных и основывается на следующих основных допущениях:

- поезд по каждому элементу профиля движется с постоянной (равномерной) скоростью независимо от длины элемента профиля;

- при переходе с одного элемента профиля на другой скорость поезда изменяется мгновенно.

Общее время движения поезда:

где n - число элементов профиля на заданном участке;

- время хода поезда по i-му элементу профиля, мин;

- время поправки на один разгон, принимается равным 2 мин;

- время поправки на одно торможение при полной остановке поезда, принимается равным 1 мин.

Время хода поезда по i-му элементу профиля:

где - длина i-го элемента профиля, км;

- равномерная скорость движения на i-м элементе профиля, определяется по кривой км/ч.

На спусках, где скорость на практике регулируется тормозными средствами, за равномерную скорость можно принять максимально допустимую скорость движения грузового поезда на этом участке (определяется по решению тормозной задачи).

Расчет общего времени движения поезда в четном направлении (от станциии В до станции А) приведен в таблице 7.1.

Таблица 7.1.

Расчет времени хода поезда на участке В - А

№ п/п	Крутизна элемента, ‰	Длина элемента, км	Равномерная скорость, км/ч	Время, мин	Общее время, ч
1	0	2	77	1,56
2	2,6	2,3	66	2,09
3	0	1,5	77	1,17
4	-4,8	3,4	70,5	2,89
5	-2	1,8	74	1,46
6	-8	1	72,5	0,83
7	0	0,95	77	0,74
8	2,5	2	67	1,79
9	0	1,7	77	1,32
10	-9	5,5	71	4,65
11	0	1,2	77	0,94
12	-8	1,7	72,5	1,41
13	-10	1,5	69,5	1,29
14	0	1	77	0,78
15	-3,6	3,7	72	3,08
16	0	1,5	77	1,17
ИТОГО	= 32,75		? =27,17	Т=0,503

= 2 + 27,17 + 1 =30,17 мин =0,503 ч

км/ч, км/ч.

8. РАСЧЕТ РАСХОДА ТОПЛИВА ТЕПЛОВОЗОМ

Расход топлива тепловозом на данном участке пути определяем на основании предварительно построенных диаграмм скорости и времени и имеющихся для каждой серии тепловозов экспериментальных данных об удельном расходе топлива при том или ином режиме работы дизеля, т.е.

где - позиция контроллера машиниста.

Суммарный расход топлива за поездку определяется по формуле:

где - расход топлива в режиме тяги за интервал времени ;

- расход топлива тепловозом в режиме холостого хода.

Расчеты удобно свести в табл. 8.1.

Для каждого интервала времени определяется средняя скорость движения поезда:

По средней скорости из расходной характеристики тепловоза определяется расход топлива за минуту на наибольшей позиции контроллера.

Расход топлива на холостом ходу = 0,54 кг/мин.

Таблица 8.1. Расход топлива тепловозом на тягу поезда

№ элемента пути	Vнач, км/ч	Vкон, км/ч	Vср, км/ч	Gi, кг/мин	ti, мин	Gi* ti кг
1	2	3	4	5	6	7
1	0	10	5	14	0,5	7
1	10	20	15	20,4	0,3	6,12
1	20	26,6	23,3	20,4	0,4	8,16
1	26,6	30	28,3	20,4	0,3	6,12
1	30	40	35	20,4	0,9	18,36
1	40	48	44	20,4	0,8	16,32
2	48	50	49	20,4	0,1	2,04
2	50	60	55	20,4	0,7	14,28
2	60	65	62,5	20,4	0,5	10,2
3	67,5	70	68,75	20,4	0,5	10,2
3	70	71	70,5	20,4	0,3	6,12
4	71	65	68	20,4	0,4	8,16
4	65	55	60	20,4	0,7	14,28
4	55	51	53	20,4	0,3	6,12
5	51	45	48	20,4	0,8	16,32
5	45	36,5	41,25	20,4	1,5	30,6
6	36,5	45	41,25	20,4	1	20,4
6	45	50	47,5	20,4	0,6	12,24
7	50	40	45	20,4	1,2	24,48
7	40	30	35	20,4	2	40,8
7	30	26,6	28,3	20,4	3,1	63,24
7		26,6	26,6	20,4	4,1	83,64
8	26,6	30	28,3	20,4	0,2	4,08
8	30	40	35	20,4	0,7	14,28
8	40	50	45	20,4	1	20,4
8	50	53	51,5	20,4	0,4	8,16
9	53	60	56,5	20,4	0,5	10,2
9	60	70	65	20,4	1	20,4
9	70	73	71,5	20,4	0,3	6,2
10	73	75	74	20,4	0,5	10,2
11	74	65	69,5	20,4	0,8	16,32
12	65	67,5	66,25	20,4	1,6	32,64
13	67,5	60	63,75	20,4	2,3	46,92
13	60	57,5	58,75	20,4	0,8	16,32
ИТОГО	31,1	631,32

 кг

кг

кг

Для сравнения расхода топлива различными тепловозами используют удельный расход топлива на измеритель выполненной перевозочной работы 104 т-км брутто

[кг/104 т-км брутто]

где е -- удельный расход топлива, кг/104 т-км брутто;

Е - расход топлива на тягу поезда, кг;

- длина заданного участка, км.

[кг/104 т-км брутто]

Для сравнения различных видов и сортов топлива, имеющих разную теплоту сгорания, пользуются так называемым условным топливом

где - удельный расход условного топлива, кг/104 т-км брутто;

Э = 1,43 - тепловой эквивалент дизельного топлива.

[кг/104 т-км брутто]

9. РАСЧЕТ ПОТРЕБНОСТИ ЭКСПЛУАТИРУЕМОГО ПАРКА ЛОКОМОТИВОВ ДЛЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ ПОЕЗДОВ

Потребность локомотивного парка определяется объемом перевозочной работы, условиями и организацией движения поездов.

В зависимости от исходных данных расчет потребности локомотивов ведется двумя методами: аналитическим и графическим.

Аналитический метод расчета применяют как при перспективном, так и при оперативном планировании численности эксплуатируемого парка локомотивов, графический - только при оперативном.

Расчетный парк локомотивов по сети железных дорог является основой для планирования поставок новых электровозов и тепловозов и перспективного развития локомотивного хозяйства.

Из-за значительных колебаний размеров движения грузовых поездов на участке обращения расчет числа локомотивов ведется только для постоянно (ежесуточно) обращающихся поездов ("ядро" графика).

Для составления расписания движения поездов ядра графика (таблица 9.1) определяется интервал времени последовательного отправления поездов со станций в течение суток

где - число пар грузовых поездов ядра графика.

1 час 20 мин

Расписание движения поездов на участке составляем в табличной форме: со станции А основного депо с начала суток первым отправляется поезд №1001 в 0 ч 30 мин , через интервал времени последовательно отправляются поезда нечетного направления №1003, №1005 и т.д.

Аналогично в 0 ч 55 мин отправляется поезд №1002 четного направления, и за ним через поезда №1004, №1006 и т.д. Прибавляя ко времени отправления поезда время его хода по участку или , заполняем столбцы прибытия поездов на станции А и В; последовательность расположения поездов обусловлена временем их прибытия с начала суток.

ч или 6 ч 03 мин

ч или 4 ч 37 мин

Из расписания движения поездов на участке А-В в хронологическом порядке, начиная с нуля часов суток, заполнены графы 2, 3, 5, 6, 9, 11, 12 ведомости оборота тепловозов (таблица 9.2).

Затем заполнены графы 8 и 14, куда занесены время следования тепловоза с поездом в нечетном (А-В) и четном (В-А) направлениях.

С учетом заданных норм минимального времени нахождения на станциях А основного депо и В оборотного депо в графах 4 и 10 произведена «увязка локомотивов» с прибывающими и отправляющимися поездами.

Таблица 9.1. РАСПИСАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ ЯДРА ГРАФИКА НА УЧАСТКЕ А - В

Станция основного депо А	Станция оборотного депо В
Прибытие	Отправление	Прибытие	Отправление
№ поезда	Время	№ поезда	Время	№ поезда	Время	№ поезда	Время
1	2	3	4	5	6	7	8
1030	0-12	1001	0:30	1029	1-13	1002	0-55
1032	1-32	1003	1-50	1031	2-33	1004	2-15
1034	2-52	1005	3-10	1033	3-53	1006	3-35
1036	4-12	1007	4-30	1035	5-13	1008	4-55
1002	5-32	1009	5-50	1001	6-33	1010	6-15
1004	6-52	1011	7-10	1003	7-53	1012	7-35
1006	8-12	1013	8-30	1005	9-13	1014	8-55
1008	9-32	1015	9-50	1007	10-33	1016	10-15
1010	10-52	1017	11-10	1009	11-53	1018	11-35
1012	12-12	1019	12-30	1011	13-13	1020	12-55
1014	13-32	1021	13-50	1013	14-33	1022	14-15
1016	14-52	1023	15-10	1015	15-53	1024	15-35
1018	16-12	1025	16-30	1017	17-13	1026	16-55
1020	17-32	1027	17-50	1019	18-33	1028	18-15
1022	18-52	1029	19-10	1021	19-53	1030	19-35
1024	20-12	1031	20-30	1023	21-13	1032	20-55
1026	21-32	1033	21-50	1025	22-33	1034	22-15
1028	23-52	1035	23-10	1027	23-53	1036	23-35

Линиями связи в графах 4 и 10 ведомости отмечен порядок обслуживания поездов.

Графы ведомости оборота 7 и 13 заполнены путем сопоставления времени прибытия и отправления поездов по станциям оборота (гр. 3-5 и 9-11).

В графе 1 ведомости оборота указана последовательность обслуживания поездов по станции А основного депо..

После заполнения всей ведомости оборота данные по каждой строке граф 7, 8, 13, 14 просуммированы. Их общая сумма ?Т дает время, необходимое для обслуживания одним тепловозом всех 20 пар поездов графика.

?Т =77ч.24мин. +108ч.54мин. +42ч.36мии. +83ч.06мин. =312 ч.

Эксплуатируемый парк локомотивов для обслуживания поездов «ядра» графика движения определяется делением величины ?Т на число часов в сутках, т.е.

локомотивов.

20

Таблица 9.2. ВЕДОМОСТЬ ОБОРОТА ЛОКОМОТИВОВ НА УЧАСТКЕ А - В

Очередность обслуживания поездов	№ поезда, прибывшего на ст. А	Время прибытия на ст.А, ч-мин	Оборот локомотивов на станции основного депо А	Время отправления со ст.А	№ поезда	Простой на ст.А,ч-мин	Время следования от ст.А до ст.В	Время прибытия на ст.В, ч-мин	Оборот локомотивов на станции оборотного депо В	Время отправления со ст.В	№ поезда	Простой на ст.В,ч-мин	Время следования от ст.В до ст.А
1.1	1030	0-12		0:30	1001	4-18	6-03	6-33		0-55	1002	2-22	4-37
1.8	1032	1-32		1-50	1003	4-18	6-03	7-53		2-15	1004	2-22	4-37
1.15	1034	2-52		3-10	1005	4-18	6-03	9-13		3-35	1006	2-22	4-37
1.4	1036	4-12		4-30	1007	4-18	6-03	10-33		4-55	1008	2-22	4-37
1.11	1002	5-32		5-50	1009	4-18	6-03	11-53		6-15	1010	2-22	4-37
1.18	1004	6-52		7-10	1011	4-18	6-03	13-13		7-35	1012	2-22	4-37
1.7	1006	8-12		8-30	1013	4-18	6-03	14-33		8-55	1014	2-22	4-37
1.14	1008	9-32		9-50	1015	4-18	6-03	15-53		10-15	1016	2-22	4-37
1.3	1010	10-52		11-10	1017	4-18	6-03	17-13		11-35	1018	2-22	4-37
1.10	1012	12-12		12-30	1019	4-18	6-03	18-33		12-55	1020	2-22	4-37
1.17	1014	13-32		13-50	1021	4-18	6-03	19-53		14-15	1022	2-22	4-37
1.3	1016	14-52		15-10	1023	4-18	6-03	21-13		15-35	1024	2-22	4-37
1.13	1018	16-12		16-30	1025	4-18	6-03	22-33		16-55	1026	2-22	4-37
1.2	1020	17-32		17-50	1027	4-18	6-03	23-53		18-15	1028	2-22	4-37
1.9	1022	18-52		19-10	1029	4-18	6-03	1-13		19-35	1030	2-22	4-37
1.16	1024	20-12		20-30	1031	4-18	6-03	2-33		20-55	1032	2-22	4-37
1.5	1026	21-32		21-50	1033	4-18	6-03	3-53		22-15	1034	2-22	4-37
1.12	1028	23-52		23-10	1035	4-18	6-03	5-13		23-35	1036	2-22	4-37
Общее время		77 ч. 24мин.	108 ч. 54 мин.		42 ч. 36 мин.	83 ч. 06 мин.

Оборот локомотива определяется по формуле:

часов.

Коэффициент потребностей локомотивов:

Среднесуточный пробег:

640 км

Среднесуточная производительность:

ткм/брутто

Число локомотивов эксплуатационного парка при заданных размерах движения также можно определить по графику оборота. График оборота локомотивов представляет собой единый план работы всех подразделений локомотивного хозяйства: ремонтных и эксплуатационного цехов депо, пунктов технического обслуживания и экипировочных устройств. По графику оборота определяется суточный план выдачи конкретных поездных локомотивов к составам, развернутый план работы локомотивов на планируемый период, время явки сменных локомотивных бригад по основному депо и целый ряд других показателей, определяющих эксплуатационную деятельность депо.

Методика построения графика оборота локомотивов заключается в следующем: одним локомотивом последовательно обслуживаются все поезда «ядра» графика. Линии времени движения локомотива с поездом проецируются в принятом масштабе на горизонтальную линию, равную 24ч суток. Над этой горизонтальной линий проставляется номер поезда, а минуты отправления и прибытия поезда по пунктам оборота локомотива указываются в начале и в конце этой линии. Число суток работы локомотива по обслуживанию всех поездов «ядра» расписания, выраженное количеством горизонтальных строк графика, определяет эксплуатационный парк локомотивов для обслуживания этого количества пар поездов в течение одних суток.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Состав массой 5734 тонны, состоящий из 48 четырехосных и 11 восьмиосных вагонов преодолевает скоростной подъём 10 ‰ . Условия проведенных проверок (по длине приемо-отправочных путей, по весу поезда при трогании с места, на преодоление скоростного подъема) выполняются полностью.

Расчет тормозной задачи определил максимально допустимые скорости движения поезда на уклонах, обеспечивающие остановку в пределах тормозного пути.

На основе рассчитанных данных был построены зависимости и .

Определено, что расход топлива тепловозом на заданном участке составляет 635,91 кг.

Для обслуживания участка пути необходимая потребность эксплуатируемого парка составляет 13 локомотивов, при ядре графика 18.

Составлено расписание движения поездов и ведомость оборота локомотива на участке А - В.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Правила тяговых расчетов для поездной работы. - М.: Транспорт, 1985 г.

2. Раков В.А. Локомотивы и моторвагонный подвижной состав железных дорог. - М.: Транспорт, 1990 г.

3. Кузьмич В.Д., Сашко Н.И., Петрущенко О.Е. Подвижной состав и тяга поездов: Методические указания к курсовому проектированию. - М.: МИИТ, 1999г.

Размещено на Allbest.ru