Тяговые расчеты

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное Агентство железнодорожного транспорта

Уральский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Электрическая тяга»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Подвижной состав и тяга поездов»

на тему «Тяговые расчеты»

Екатеринбург 2013г.

РЕФЕРАТ

Ключевые слова:

расчетный подъем- подъем не самый крутой, но достаточно длинный, на котором может быть достигнута равномерная скорость движения поезда;

тормозной путь- расстояние, проходимое поездом от начала торможения (с момента поворота ручки крана машиниста или стоп- крана) до его остановки;

спрямление профиля пути- используется для учета влияния кривых и уклонов пути на сопротивление движению поезда при расчете массы состава, определении скорости движения и времени хода.

В курсовой работе произведен анализ заданного профиля пути, выбран расчетный и проверяемый подъем. По массе состава и расчетному подъему выбрана серия локомотива, выполнено спрямление профиля пути. Построены диаграммы удельных равнодействующих сил, графически решена тормозная задача. Построены графики скорости и времени движения хода поезда, рассчитаны техническая и участковая скорости движения поезда. Определен расход электроэнергии на тягу поезда.

ВВЕДЕНИЕ

Тяга поездов и тяговые расчеты - это научная дисциплина, которая изучает силы, действующие на поезд и движение поезда под действием этих сил. Расчетная часть дисциплины- это тяговые расчеты. С помощью тяговых расчетов устанавливают вес состава, скорости и времена следования поездов. Определяют размещение тяговых средств на сети железных дорог, рассчитывают себестоимость перевозок и т. д.

Методы тяговых расчетов включают в себя целый комплекс методов и приемов. Определение веса поездов, скорости движения и времени хода их по перегонам, расходы топлива и т. д.

В данной курсовой работе на основе исходных данных необходимо произвести расчеты массы состава по выбранному расчетному подъему, расчет длины поезда и ее сопоставления с заданной длиной приемо- отправочных путей, на станции произвести спрямление профиля пути, рассчитать расход электроэнергии.

Велика роль тяговых расчетов в определение важнейших норм и показателей эксплуатационной работы дороги. Она еще больше возрастает с расширением сферы использования тяговых расчетов.

Очевидно, теория тяги служит научной основой функционирования всей системы транспорта.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Вариант 434

Род тяги электрическая

Род тока переменный

Состав поезда в % по массе:

8-осных вагонов 8

4-осных вагонов 92

Масса вагона брутто:

8-осного 162

4-осного 74

Тормозные колодки композиционные

Масса состава, т 7700

Номер профиля пути № 3

Таблица 1.1-Профиль к заданию на курсовую работу

Номер элемента	Крутизна уклона, о/оо	Длина элемента, м	Кривые(радиус и длина в м)	Станции участка
1	2	3	4	5
1	-1,5	1250		Ст. В
2	0,0	700
3	-3,0	800
4	+2,0	1200
5	+8,0	5000	R=150;S=500
6	-3,0	500
7	-4,0	300
8	+10,0	900
9	-3,0	4500
10	-1,0	1000	R=210;S=500
11	+2,0	1050		Ст.Б
12	-10,0	1800
13	+2,0	600
14	+1,0	1200	R=700;S=600
15	+3,0	1900
16	-8,0	4800
17	-3,0	600
18	-1,0	1200	R=900;S=100
19	+2,0	1600
20	+1,0	900	R=800;S=500
21	-2,0	1150		Ст.А

2. АНАЛИЗ ПРОФИЛЯ ПУТИ И ВЫБОР РАСЧЕТНОГО ПОДЪЕМА

Расчетный подъем - это наиболее трудный для движения в данном направлении элемент профиля пути, на котором достигается расчетная скорость, соответствующая расчетной силе тяги локомотива. Если наиболее крутой подъем участка достаточно длинный, то он принимается за расчетный. Если же наиболее крутой подъем заданного участка имеет небольшую протяженность и ему предшествует «легкие» элементы профиля, на которых поезд может развить высокую скорость, то такой подъем не может быть принят за расчетный, так как поезд преодолевает его за счет накопленной кинетической энергии. В этом случае за расчетный следует принять подъем меньшей крутизны, но большей протяженности, на котором может быть достигнута равномерная скорость.

Расчетным подъемом будет элемент, имеющий крутизну iр=+8,50/00 и длину S=5000 м, так как он наибольшей длины.

i//с=(700/4800)(500/150)= +0,50/00

i=8+0,5= +8,50/00

Проверяемый уклон iпр=+10 о/оо.

3. ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР СЕРИИ ЛОКОМОТИВА

Условием движения с постоянной скоростью является равенство касательной силы тяги локомотива полной силе сопротивления движению поезда. Применительно к движению на расчетном подъеме это условие выражено формулой

Fкр=mс*q(//о+iр)+mл*q(/о+iр) (3.1)

где mл- расчетная масса локомотива;

/о и //о- основное удельное сопротивление движению

соответственно локомотива и состава, Н/кН;

iр- крутизна расчетного подъема, 0/00.

Крутизну расчетного подъема определяют по формуле

iр= iд+ iф (3.2)

где iд- крутизна действительного подъема, 0/00;

iф- крутизна фиктивного подъема, 0/00.

Крутизна фиктивного подъема

iф=(700/R)*(Sкр/S) (3.3)

где R- радиус кривой, м;

Sкр- длина кривой, м;

S- длина элемента, м.

/0 = 1,9+0,01V+0,0003V2 (3.4)

Величины /0 и //0 определяют для расчетной скорости локомотива Vр.

При электрической тяге Vр принимаем равной 42 км/ч и mл=190 т.

/0 = 1,9+0,01*42+0,0003*422=2,85 Н/кН

Основное удельное сопротивление состава в Н/кН определяется по формуле:

- для четырехосных вагонов на роликовых подшипниках

//04 = 0,7 +(3+0,1V+0,0025V2)/m 04 (3.5)

Основное удельное сопротивление 8-осных вагонов

//08 = 0,7 +(6+0,038V+0,0021V2)/m08 (3.6)

Здесь m 04, m 08 -масса, приходящаяся на одну колесную пару

соответственно 4-, 8-осного вагона, т/ось.

m 04 = m 4/4, m 08 = m 8/8 (3.7)

где m 4, m 8 -масса брутто соответственно 4-, 8-осного вагона.

m 04 = 74/4=18,5 т/ось, m 08 = 162/8=20,25 т/ось

//04 = 0,7 +(3+0,1*42+0,0025*422)/18,5=1,33 Н/кН

//08 = 0,7 +(6+0,038*42+0,0021*422)/20,25=1,26 Н/кН

//0 =(8*1,26 + 92*1,33)/100=1,32 Н/кН

Основное удельное сопротивление движению состава, сформированного из вагонов различных типов, определяют по формуле

//0=(р8*//08+р4*//04)/100 (3.8)

где р8, р4-процент соответственно восьмиосных и четырехосных вагонов.

F/ кр=7700*9,81(1,32+8,5)+190*9,81(2,85+8,5)=741773Н=742 кН

Т.к. F/ кр ? F кр, значит уменьшаем массу состава.

1. F/ кр=5100*9,81(1,32+8,5)+190*9,81(2,85+8,5)=512460Н=513 кН

2. F/ кр=5050*9,81(1,32+8,5)+190*9,81(2,85+8,5)=507643Н=508 кН

Выбираем массу состава 5050 т.

Проверяем правильность выбора серии локомотива по условию:

Fкр=(1,0-1,05)F/кр (3.9)

Выбираем локомотив серии ВЛ80р с расчетной силой тяги 512 кН.

Расчетные параметры локомотива ВЛ80р

Расчетная сила тяги Fкр , Н 512000

Расчетная скорость Vр , км/ч 43,5

Расчетная масса mл, т 192

Конструкционная скорость Vконстр , км/ч 110

Сила тяги при трогании с места Fк тр , Н 691000

Длина локомотива lл , м 33

/0 = 1,9+0,01*43,5+0,0003*43,52=2,9 Н/кН

//04 = 0,7 +(3+0,1*43,5+0,0025*43,52)/18,5=1,35 Н/кН

//08 = 0,7 +(6+0,038*43,5+0,0021*43,52)/20,25=1,27 Н/кН

//0 =(8*1,27 + 92*1,35)/100=1,34Н/кН

F/ кр=5050*9,81(1,34+8,5)+192*9,81(2,9+8,5)=508951Н=509 кН

4. ОЦЕНКА ПРАВИЛЬНОСТИ ВЫБОРА СЕРИИ ЛОКОМОТИВА, РАСЧЕТНОГО И ПРОВЕРЯЕМОГО ПОДЪЕМА

Сделаем проверку рассчитанной массы состава на возможность надежного преодоления встречающегося на участке короткого подъема крутизной больше расчетного с учетом использования кинетической энергии, накопленной на предшествующих «легких» элементах профиля.

При этом используется расчетное соотношение

S = (4,17*(V2к - V2Р))/(fк - к )ср (4.1)

где Vн - скорость в начале проверяемого подъема (Vн=70-75 км/ч);

Vк - скорость в конце проверяемого подъема (Vк Vр), км/ч.

Vср =(Vн + Vр)/2.

Vср =(80 + 43,5)/2=61,8 км/ч

Удельную силу тяги fк ср и удельное сопротивление к ср вычисляют по формулам

(fк-к ) ср =(Fк-(/0 +i пр)mл*g-(//0 +iпр)mс*g)/(mл+mс)g (4.2)

/0 = 1,9+0,01*61,8+0,0003*61,82=3,66 Н/кН

//04 = 0,7 +(3+0,1*61,8+0,0025*61,82)/18,5=1,71 Н/кН

//08 = 0,7 +(6+0,038*61,8+0,0021*61,82)/20,25=1,51 Н/кН

//0 =(8*1,51+ 92*1,71)/100=1,69 Н/кН

(fк-к ) ср =(420000-(3,66 +10)192*9,81-(1,69 +10)5050*9,81)/(192+5050)*

*9,81=-3,59 Н/к Н

S = (4,17*(43,52 - 802))/(-3,59)=5236 м 900 м- условие выполняется.

Вывод: локомотив с массой состава 5050 т сможет преодолеть подъем с уклоном +10о/оо.

Произведем проверку массы состава на возможность трогания с места на раздельных пунктах.

Масса состава на возможность трогания с места на станции или на раздельных пунктах проверяется по формуле

mтр= (Fктр/(wтр+iтр)*g)-Р (4.3)

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

iтр- крутизна наиболее трудного элемента на раздельных пунктах,о/оо;

wтр- удельное сопротивление поезда при трогании с места, Н/кН

wтр= р04* wктр4 + р08* wктр8 (4.4)

где wктр4, wктр8- удельные сопротивления при трогании с места соответственно для 4- осных и 8- осных вагонов на подшипниках качения, Н/кН ;

р04, р08 - соответственно доли 4- осных и 8- осных вагонов на подшипниках качения в составе.

Для вагонов на подшипниках качения

wктр =28/(mо+7) (4.5)

wктр4 =28/(18,5+7)=1,1 Н/кН

wктр8 =28/(20,25+7)=1,03 Н/кН

wтр =0,92*1,1+0,08*1,03=1,09 Н/кН

На ст.Б iтр= +2,0 о/оо:

mтр= (691000/(1,09+2)*9,81)-192=22604=22600 т 5050 т

Вывод: локомотив с данной массой состава 5050 т сможет тронуться с места на раздельном пункте Б, станции А и В располагаются на спуске.

5. РАСЧЕТ ДЛИНЫ ПОЕЗДА

Длину поезда учитывают при тормозных расчетах, при построении графика скорости, для определения возможности приема поезда на заданный путь.

Количество вагонов в составе

ni=(mc/mв)*(рi/100) (5.1)

где mв- масса вагонов данного типа, т;

рi- доля вагонов данного типа.

n8=(5050/162)*(8/100)=3 ваг

n4=(5050/74)*(92/100)=63 ваг

Длина поезда с учетом запаса 10м на неточность его установки в пределах пути

lп=nili+lл+10 (5.2)

где lл- длина локомотива, м;

li- длина вагона данного типа, м.

lп=3*20+63*15+33+10=1048 м Lпоп (1250 м, 1050 м, 1150 м)

Вывод: состав с данным количеством вагонов сможет разместиться на приемо- отправочных путях раздельных пунктов.

6. СПРЯМЛЕНИЕ ПРОФИЛЯ ПУТИ

Для повышения точности результатов тяговых расчетов, а также для сокращения объема последних и, следовательно, времени на их выполнение, необходимо спрямлять профиль пути.

Спрямление профиля состоит в замене двух или нескольких смежных элементов продольного профиля пути одним элементом, длина которого Sс равна сумме длин спрямленных элементов (S1, S2, …, Sn), т. е.

Sс=S1+S2+…+Sn (6.1)

Крутизна iс вычисляется по формуле

iс =(i1S1+i2S2+…+InSn)/(S1+S2+…+Sn) (6.2)

где i1, i2, …, in -крутизна элементов спрямляемого участка, 0/00.

Проведем проверку возможности спрямления группы элементов профиля по формуле

(2000/i) Si (6.3)

где Si - длина спрямляемого элемента, м;

i - абсолютная величина разности между уклоном спрямляемого

участка и уклоном проверяемого элемента , о/оо, т.е. i/c-ii.

Кривые на спрямленном участке заменяются фиктивным подъемом, крутизна которого определяется по формуле

i//с =(700/Sс)*(Sкр i/Ri) (6.4)

где Sкр I и Ri - длина и радиус кривых в пределах спрямленного участка, м.

Крутизна спрямленного участка с учетом фиктивного подъема от кривой

ic=ic/+i//c (6.5)

Результаты расчетов по спрямлению заданного профиля пути сводятся в таблицу 6.1.

Спрямляем 2 и 3 участки.

iс =(0*700-3*800)/(700+800)= -1,6о/оо

i2=-1,6-0=1,6о/оо

i3=-1,6+3,0=1,4о/оо

(2000/1,6)=1250 700 м

(2000/1,4)=1429 800 м

Спрямляем 6 и 7 участки.

iс =(-3*500-4*300)/(500+300)=-3,4о/оо

i6=-3,4+3,0= 0,4о/оо

i7=-3,4+4,0=0,6о/оо

(2000/0,4)=5000 500 м

(2000/0,6)=3333 300 м

Спрямляем 13,14 и 15 участки.

iс =(2*600+1*1200+3*1900)/(600+1200+1900)=+2,2о/оо

i//с=(700/3700)*(600/700)=0,2о/оо

ic=2,2+0,2=2,4о/оо

i13=2,4-2,0=0,4о/оо

i14=2,4-1,0=1,4о/оо

i15=2,4-3=0,6о/оо

(2000/0,4)=5000 600 м

(2000/1,4)=1429 1200 м

(2000/0,6)=333 1900 м

Спрямляем 17 и 18 участки.

iс =(-3*600-1*1200)/(600+1200)=-1,7о/оо

i//с=(700/1800)*(100/900)=0,1о/оо

ic= -1,7+0,1= -1,6о/оо

i19=-1,6+3,0= 1,4о/оо

i20=-1,6+1,0=0,6о/оо

(2000/1,4)=5000 600 м

(2000/0,6)=3333 1200 м

Спрямляем 19 и 20 участки.

iс =(2*1600+1*900)/(1600+900)=+1,6о/оо

i//с=(700/2500)*(500/800)=0,2о/оо

ic=1,6+0,2=1,8о/оо

i19=1,8-2,0= 0,2о/оо

i20=1,8-1,0=0,8о/оо

(2000/0,2)=10000 1600 м

(2000/0,8)=2500 900 м

скорость тяга поезд подъем

Таблица 6.1-Таблица спрямления профиля пути

Действительный профиль	Спрямленный профиль
№ элемента пути	S, м	i. %o	R, м	Sкр, м	Sс , м	i/c . %o	i//c.%o	iс . %o	№ элемента пути
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Ст.В	1250	-1,5			1250	-1,5	-	-1,5	1
2	700	0,0			1500	-1,6	-	-1,6	2
3	800	-3,0
4	1200	+2,0			1200	+2,0	-	+2,0	3
5	5000	+8,0	150	500	5000	+8,0	0,5	+8,5	4
6	500	-3,0			800	-3,4	-	-3,4	5
7	300	-4,0
8	900	+10,0			900	+10,0	-	+10,0	6
9	4500	-3,0			4500	-3,0	-	-3,0	7
10	1000	-1,0	2100	500	1000	-1,0	0,2	-0,8	8
Ст.Б	1050	+2,0			1050	+2,0	-	+2,0	9
12	1800	-10,0			1800	-10,0	-	-10,0	10
13	600	+2,0			3700	+2,2	0,2	+2,4	11
14	1200	+1,0	700	600
15	1900	+3,0
16	4800	-8,0			4800	-8,0	-	-8,0	12
17	600	-3,0			1800	-1,7	0,1	-1,6	13
18	1200	-1,0	900	100
19	1600	+2,0			2500	+1,6	0,2	+1,8	14
20	900	+1,0	800	500
Ст.А	1150	-2,0			1150	-2,0	-	-2,0	15

7. ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ УДЕЛЬНЫХ РАВНОДЕЙСТВУЮЩИХ СИЛ

Для построения диаграммы удельных ускоряющих и замедляющих сил предварительно составляются таблицы для трех режимов ведения поезда по горизонтальному участку:

- режим тяги ( таблица 7.1)

- режим холостого хода ( таблица 7.2)

- режим торможения (таблица 7.3).

удельная равнодействующая сила в режиме тяги - это fк-о; в режиме холостого хода - ох; в режиме торможения различают удельные равнодействующие силы при служебном регулировочном торможении ох+0,5bт и при экстренном торможении ох+bт.

Основное удельное сопротивление локомотива на холостом ходу для разных значений скорости:

х=2,4+0,011V+0,00035V2, Н/кН (7.1)

Основное удельное сопротивление движению локомотива о в режиме тяги рассчитывают по формуле (3.4). Основное удельное сопротивление движению состава //о для скоростей 10 и более км/ч определяют по формулам (3.5)-(3.7). При скорости V=0 вместо //о следует записать значение тр, которое рассчитывается по формуле

wтр=(28/(m08+7)*(р8/100)+(28/(m04+7)*(р4/100), Н/кН (7.2)

Величины w/о, wх, w//о и wох определяются указанным путем для скоростей, начиная с 10 км/ч и выше. Значения этих величин при V=0 принимаются соответственно такими же, как при V=10 км/ч.

Удельные тормозные силы поезда в Н/кН вычисляют по формуле

bт=1000jкрJр (7.3)

где jкр- расчетный коэффициент трения колодок о колесо:

- при чугунных колодках

jкр=0,27*(V+100)/(5V+100) (7.4)

- при композиционных колодках

jкр=0,36*(V+150)/(2V+150) (7.5)

р- расчетный тормозной коэффициент состава.

р=(kр 4n4+kp 8n8)/mg (7.6)

где n4, n8- число осей соответственно в группах 4- и 8-осных

вагонов состава: n4=4m4, n8=8m8;

kp 4, kp 8-расчетные силы нажатия тормозных колодок

соответственно на ось 4-, 8-осного вагона

(при чугунных колодках kp 4=kp 8=70 кН/ось,

при композиционных колодках-42,5 кН/ось);

n4=4*63=252 оси, n8=8*3=24 осей

р=(42,5* 252+42,5*24)/5050*9,81=0,237

Все результаты вычислений вносим в расчетные таблицы 7.1, 7.2, 7.3.

По данным этой таблицы следует построить по расчетным точкам диаграмму удельных равнодействующих сил для режима тяги fк-о=f1(V), режима холостого хода ох=f2(V) и режима служебного торможения ох+0,5bт=f3(V).

Таблица 7.1-Таблица удельных равнодействующих сил для режима тяги Локомотив ВЛ 80 р ;масса состава mc= 5242 т

V, км/ч	Fк, Н	о/, Н/кН	W/о= =/0 mл g Н	//о, Н/кН	W//о= =//оm*gН	Wo=W/o +W//o, Н	Fk-Wo, Н	((Fk-Wo)/ (mл+mc)g) =fk-о, Н/кН
0	691000	2,03	3824	0,94	46568,1	50392,1	640608	12,46
10	580000	2,03	3824	0,94	46568,1	50392,1	529608	10,30
20	535000	2,22	4181	1,08	53503,7	57684,7	477315	9,28
30	520000	2,47	4652	1,15	56971,6	61623,6	458376	8,91
40	517000	2,78	5236	1,29	63907,2	69143,2	447857	8,71
43,5	512000	2,90	5462	1,34	66384,3	71846,3	440154	8,56
50	473000	3,15	5933	1,46	72329,1	78262,1	394738	7,68
57	460000	3,44	6479	1,60	79264,8	85743,8	374256	7,28
60	420000	3,58	6743	1,65	81741,8	88484,8	331515	6,45
70	300000	4,07	7666	1,88	93136,1	100802	199198	3,87
80	220000	4,62	8702	2,13	105521	114223	105777	2,06
90	170000	5,23	9851	2,41	119393	129244	40756,4	0,79

Таблица 7.2-Таблица удельных равнодействующих сил для режима холостого хода Локомотив ВЛ 80 р ;масса состава mc= 5242 т

V, км/ч	х, Н/кН	Wх=х mлg, Н	Wх+W//o, Н	ох=(Wх+Wо)/ (mл+mc)g,Н/кН
0	2,55	4803	51371,1	1,00
10	2,55	4803	51371,1	1,00
20	2,76	5199	58702,7	1,14
30	3,05	5745	62716,6	1,22
40	3,4	6404	70311,2	1,37
43,5	3,54	6668	73052,3	1,42
50	3,83	7214	79543,1	1,55
57	4,16	7843	87107,8	1,69
60	4,32	8137	89878,8	1,75
70	4,89	9210	102346	1,99
80	5,52	10397	115918	2,25
90	6,23	11734	131127	2,55

Таблица 7.3-Таблица удельных равнодействующих сил для режима торможения Локомотив ВЛ 80 р ;масса состава mc= 5242 т

V,км/ч	кр	bт=1000крр, Н/кН	ох+0,5bт, Н/кН	ох+bт, Н/кН
0	0,360	85,32	43,66	86,32
10	0,339	80,34	41,17	81,34
20	0,322	76,31	39,30	77,46
30	0,309	73,23	37,84	74,45
40	0,297	70,39	36,56	71,76
43,5	0,294	69,68	36,26	71,10
50	0,288	68,26	35,67	69,80
57	0,282	66,83	35,11	68,53
60	0,280	66,36	34,93	68,11
70	0,273	64,70	34,34	66,69
80	0,267	63,28	33,89	65,53
90	0,262	62,09	33,60	64,64

Приведем пример расчета для скорости V=10 км/ч

/0 = 1,9+0,01*10+0,0003*102=2,03 Н/кН

//04 = 0,7 +(3+0,1*10+0,0025*102)/18,5=0,93 Н/кН

//08 = 0,7 +(6+0,038*10+0,0021*102)/20,25=1,03 Н/кН

//0 =(92*0,93 + 8*1,03)/100=0,94 Н/кН

W0/=2,03*192*9,81=3824 Н

W0//=0,94*5050*9,81=46568,1 Н

W0=3824+46568,1=50392,1 Н

Fк-W0=580000-50392,1=529607,9 Н

fк-w0=529607,9/(5050+192)*9,81=10,3 Н/кН

wх=2,4+0,011*10+0,00035*102=2,55 Н/кН

Wх=2,55*192*9,81=4803 Н

Wх+ W0//=4803+46568,1=51371,1 Н

wох=51371,1/(192+5050)*9,81=1,0 Н/кН

цкр=0,36*((10+150)/(2*10+150))=0,339

bт=1000*0,339*0,237=80,34 Н/кН

wох+0,5 bт=1,0+0,5*80,34=41,17 Н/кН

wох+ bт=1,0+80,34=81,34 Н/кН

8. РАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМОЙ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ

Эта задача решается графически. Полный тормозной путь

Sт=Sп+Sд (8.1)

где Sп- путь подготовки тормозов к действию, на протяжении которого тормоза поезда условно принимаются недействующими;

Sд- действительный тормозной путь на протяжении которого поезд движется с действующими в полную силу тормозами.

Равенство (8.1) позволяет искать допустимую скорость как величину, соответствующую точке пересечения графических зависимостей подготовительного пути Sп и действительного тормозного пути Sд от скорости движения поезда на режиме торможения. Поэтому решаем тормозную задачу следующим образом.

По данным таблицы удельных равнодействующих сил строим по точкам графическую зависимость удельных замедляющих сил при экстренном торможении от скорости ох+bт=f(V), а рядом, справа, устанавливаем в соответствующих масштабах систему координат V-S. Оси скоростей V в обеих системах координат должны быть параллельны, а оси удельных сил (ох+bт) и пути S должны лежать на одной прямой.

От точки О/ вправо на оси S откладываем значение полного тормозного пути Sп , который следует принимать равным 1200 м.

На кривой ох+bт=f(V) отмечаем точки, соответствующие средним значениям скоростей выбранного скоростного интервала 10 км/ч. Через эти точки из точки М на оси ох+bт, соответствующей крутизне самого крутого спуска участка, проводим лучи 1,2,3,4 и т.д.

Построение кривой V=f(S) начинаем из точки О, так как нам известно конечное значение скорости при торможении, равное нулю. Из этой точки проводим перпендикуляр к лучу 1 до конца первого интервала, т.е. в пределах от 0 до 10 км/ч( отрезок ОВ). Из точки В проводим перпендикуляр к лучу 2 до конца второго скоростного интервала от 10 до 20 км/ч (отрезок ВС); из точки С проводим перпендикуляр к лучу 3 и т.д. В результате получаем ломанную линию, которая представляет собой выраженную графически зависимость скорости заторможенного поезда от пройденного пути.

На тот же график следует нанести зависимость подготовительного тормозного пути от скорости

Sп=0,278Vнtп (8.2)

где Vн- скорость в начале торможения, км/ч;

tн- время подготовки тормозов к действию, с.

tп=7-(10ic/bт)- для составов длиной 200 осей и менее;

tп=10-(15ic/bт)- для составов длиной от 200 до 300 осей;

tп=12-(18ic/bт)- для составов длиной 300 осей.

Число осей в составе n=n4+n8.

n=252+24=276 оси

Чтобы получить зависимость допустимой скорости движения поезда с расчетной массой состава от величины спусков на заданном участке Vдоп(iсп), решим тормозную задачу для двух уклонов, т.е. для 0,0 о/оо и для -10,0 о/оо (минимальный и максимальный спуск).

При спуске 0,0о/оо:

tп=10-(15*(0,0)/62,09)=10 с

Sп90=0,278*90*10=250 м

При спуске -10,0о/оо:

tп=10-(15*(-10,0)/62,09)=12,4 с

Sп90=0,278*90*12,4=311 м

Построение зависимости подготовительного пути Sп от скорости производим по двум точкам, для чего подсчитываем значения Sп при Vн=0 и при Vк=Vконстр.

Графическая зависимость между Sп и Vк строим в тех же выбранных масштабах. Значение Sп, вычисленное для скорости, равной конструкционной скорости локомотива, откладываем в масштабе вправо от вертикальной оси О/ V на «уровне» той скорости, для которой подсчитывалось значение Sп. Получаем точку К; соединяем ее с точкой О/. Точка пересечения ломанной линии ОBCDEFGHIP с линией О/К - точка N- определяет максимально допустимую скорость движения поезда на наиболее крутом спуске участка при данном расчетном тормозном пути Sт.

При спуске 0,0о/оо:

Vдоп= 117 км/ч; Sп= 333 м; Sд= 867 м;Sт=1200 м.

При спуске -10,0о/оо:

Vдоп= 107 км/ч; Sп= 367 м; Sд= 833 м;Sт=1200 м.

По условию задания максимально допустимая скорость движения по участку 90 км/ч. При построении графика движения будем использовать 90 км/ч, как максимально допустимую скорость.

9. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ СКОРОСТИ V(S) И ВРЕМЕНИ t(S) ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДА

В соответствии с ПТР при выполнении тяговых расчетов поезд рассматривается как материальная точка, в которой сосредоточена вся масса поезда и к которой приложены внешние силы, действующие на реальный объект(поезд).Условно принимают, что эта материальная точка расположена в середине поезда.

Кривая скорости строится для движения поезда в одном направлении, исходя из того, что поезд отправляется со ст. Е. При этом надо соблюдать условие, что скорость поезда по входным стрелкам станции, на которой предусмотрена остановка, в соответствии с ПТЭ не должна превышать 50 км/ч вследствие возможного приема на боковой путь для скрещения или обгона.

На кривой скорости следует делать отметки о включении и выключении электродвигателей локомотива и отметки о включении и отпуске тормозов.

Максимально допустимая скорость движения поезда при построении кривой V=f(S) не должна превышать наибольшую допустимую скорость по тормозным средствам или конструкционную. Если же она превышает, то нужно применить служебное регулировочное торможение.

При построении кривой V=f(S) нужно учитывать проверку тормозов в пути следования, которая согласно Инструкции по эксплуатации тормозов выполняется при достижении поездом скорости 40-60 км/ч на площадке или спуске, снижение скорости при этом для грузовых поездов допускается на 15-20 км/ч.

Кривая скорости изображает движение центра массы поезда. Когда локомотив, например, входит на входные стрелки, центр массы поезда находится от них на расстоянии, равном половине длины поезда (Lп/2). Это необходимо учитывать при построении кривой скорости при остановке поезда на станции.

Построение кривой скорости следует начинать от оси первой станции заданного участка.

При построении кривой времени t=f(S) следует иметь в виду, что эта кривая нарастающая. Поэтому, чтобы не иметь дела с очень большим листом бумаги, при достижении ординаты, равной 10 мин , кривую времени следует оборвать, точку обрыва внести по вертикали вниз на ось абсцисс и продолжать построение кривой времени снова с нуля.

После построения кривой времени определяется время хода по перегонам и техническая скорость поезда Vт на участке.

Все данные сводятся в таблицу, причем расчетные данные берутся по кривой t=f(S) с точностью до 0,1 мин, а принятые для графика движения поездов времена хода по перегонам округляются с точностью до 1 мин.

Таблица 9.1-Времена хода поезда по перегонам

Перегоны	Длина, км	Времена хода без остановки на станции Б,мин	Времена хода с остановкой на станции Б,мин
		принятое для графика движения	по расчету	принятое для графика движения	по расчету
В-Б	16,05	16,5	16,6	17,2+5	22,6
Б-А	14,1	12,5	12,6	13,9	14,6
По участку	30,15	29,0	29,2	36,1	37,2

Техническая скорость движения поезда по участку в км/ч

Vт=L*60/(t1+t2) (9.1)

где t1 и t2- соответственно времена хода поезда по перегонам заданного участка В-Б-А, мин;

L- длина участка, км.

Vт=30,15*60/(16,5+12,5)=62,4 км/ч.

Участковая скорость движения поезда по участку в км/ч:

Vуч=L*60/(t1+t2+tст) (9.2)

где t1 и t2- соответственно времена хода поезда по перегонам заданного участка В-Б-А;

tст- время стоянки поезда на станции Б;

L- длина участка, км.

Vуч=30,15*60/(17,2+5+13,9)=50,1 км/ч.

10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ХОДА ПОЕЗДА СПОСОБОМ РАВНОМЕРНЫХ СКОРОСТЕЙ

Определение времени хода поезда по участку способом равномерных скоростей основано на предположении о равномерном движении поезда по каждому элементу профиля. При этом скорость равномерного движения на каждом элементе спрямленного профиля определяется по диаграмме удельных равнодействующих сил для режима тяги.

Для подъемов более крутых, чем расчетный, величину равномерной скорости принимаем равной расчетной скорости Vр. На спусках, когда равномерная скорость, определенная по диаграмме удельных сил для режима тяги, получается выше наибольшей допустимой скорости движения, принимаем равномерную скорость равной максимально допустимой.

К времени хода по перегонам, полученную при расчете этим способом, следует добавить 2 мин на разгон и 1мин на замедление в каждом случае, когда имеется трогание и разгон поезда на станции и остановк его на раздельном пункте участка. Все расчеты сведем в таблицу 10.1.

Таблица 10.1-Расчет времени хода способом равномерных скоростей

Номера эл-тов спрямленного профиля	Длина эл-тов S, км	Крутизна уклона i,о/оо	Vрав, км/ч	60/Vрав мин/км	(60/Vрав)*S мин	Время на разгон и замедление, мин
						Без остановки на ст.Б	С остановкой на ст.Б
1	0,625	-1,5	50	1,2	0,75	2	2
2	1,5	-1,6	90	0,67	1,01
3	1,2	+2,0	80	0,75	0,9
4	5,0	+8,5	44	1,36	6,82
5	0,8	-3,4	90	0,67	0,54
6	0,9	+10,0	43,5	1,38	1,24
7	4,5	-3,0	90	0,67	3,02
8	1,0	-0,8	90	0,67	0,67		1
9	1,05	+2,0	50	1,2	1,26		5
10	1,8	-10,0	90	0,67	1,21		2
11	3,7	+2,4	78	0,77	2,85
12	4,8	-8,0	90	0,67	3,22
13	1,8	-1,6	90	0,67	1,21
14	2,5	+1,8	82	0,73	1,83
15	0,575	-2,0	50	1,2	0,69	1	1
итого	30,15				26,2	3	11

t=((60/Vрав)*S)+3 (10.1)

Без остановки на станции Б:

t=26,2+3=29,2 мин

=((29,2-29)/29,2)*100%=0,7%

С остановкой на станции Б:

t=26,2+11=37,2 мин

=((37,2-36,1)/37,2)*100%=3,0 %

11. РАСЧЕТ РАСХОДОВ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ НА ТЯГУ ПОЕЗДОВ

По кривым Iэ(S) и t(S) подсчитывают расход энергии А/, затраченной электровозом на перемещение поезда по участку. Подсчет выполняется путем суммирования расходов энергии по всем отрезкам графика тока.

А/=UIср*t/60*1000 (11.1)

где U- напряжение на токоприемнике электровоза;

Iср- среднее значение тока, равное полусумме токов в начале и конце

отрезка графика тока;

t- промежуток времени, в течении которого поезд прошел отрезок.

Таблица 11.1- Расход электроэнергии

Номера точек графика	Ток электровоза в точках, А	Ток электровоза Iср, А	t, мин	Iср t, А*мин
1	60	125	0,9	112,5
2	190	250	0,8	200
3	310	345	0,5	172,5
4	380	0	0	0
0	0	0	0	0
5	280	330	0,7	231
6	380	400	0,4	160
7	420	405	0,2	81
8	390	360	1,2	432
9	330	375	2,6	975
10	420	400	2,8	1120
11	380	400	0,3	120
12	420	380	0,7	266
13	340	375	0,8	300
14	410	330	1,7	561
15	250	235	1,1	258,5
16	220	0	0	0
0	0	0	0	0
17	340	380	0,7	266
18	420	360	0,4	144
19	300	260	1	260
20	220	225	2,5	562,5
21	230	225	0,2	45
22	220	0	0	0
0	0	0	0	0
23	230	230	1	230
24	230	0	0	0
всего				6497

Для учета расхода электроэнергии на собственные нужды полученный расход А/ увеличивают на 3%.

А=(1,02-1,03)*А/ (11.2)

А/=25000*6497/60*1000=2707 кВ*ч

А=1,03*2707=2788 кВ*ч

Удельный расход электроэнергии подсчитывают по формуле

а=А*104/mс*L (11.3)

где а- удельный расход электроэнергии, кВт*ч/(10 тыс.т*км).

а=2788*104/5050*30,15=184 кВт*ч/(10 тыс.т*км).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовой работе был проведен анализ профиля пути и определена величина расчетного подъема:+8,5о/оо, при длине участка-5000 м. Определили тип локомотива ВЛ80р. Произвели спрямление профиля пути. Графически решили тормозную задачу и определили максимально допустимую скорость на наиболее крутом спуске участка-107 км/ч, ic=-10,0о/оо. Построили кривые скорости и времени, по ним определили время хода по перегонам и рассчитали техническую скорость движения поезда на участке-63 км/ч и участковую- 51 км/ч. В десятом разделе определили время хода поезда по участку способом равномерных скоростей: без остановки на ст.Б -30 мин, с остановкой на ст.Б- 38 мин. Расхождение с временем хода по графику составило 0,7% и 3,0%. В последнем разделе рассчитали удельный расход электроэнергии- 184 кВт*ч/(10 тыс.т*км).

ЛИТЕРАТУРА

1. Подвижной состав и тяга поездов/Под ред. докт. техн. наук, проф. И.А. Фуфрянского. М.: Транспорт, 1979.

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

3. Гребенюк П.Т., Долганов А.Н., Скворцов А.И. Тяговые расчеты.М.: Транспорт,1987

4. Хуторянский Н.М. Решение тормозных задач. М.: ВЗИИТ, 1990.

5. М.Н. Трофимов Методическое руководство к курсовой работе по дисциплине «Подвижной состав и тяга поездов».Екатеринбург,2001 г.

Размещено на Allbest.ru