Тяговые расчеты локомотива

Силы, действующие на поезд: сила тяжести, сопротивления и торможения. Этапы определения режимов движения локомотива ВЛ10, особенности механической работы. Этапы решения тормозной задачи и удельного сопротивления локомотива в режиме холостого хода.

Рубрика Транспорт
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 14.07.2012
Размер файла 84,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Целью тяговых расчетов является изучение сил, действующих на поезд, законов его движения, методов определения скорости движения, времени хода и других показателей, влияющих на оценку и выбор проектного решения.

Для того, чтобы правильно произвести эти расчеты и решить другие задачи проектирования железных дорог нужно располагать аналитическими методами, позволяющими определить массу поезда при известном продольном профиле и заданном локомотиве, скорости движения и времени хода поезда, расход электрической энергии при электрической тяге и или дизельного топлива при тепловозной тяге. Все эти методы объединяются общим названием - тяговые расчеты, которые базируются на общие положения о тяге поездов.

Спецификой тяговых расчетов в проектировании железных дорог является то, что в них основное внимание уделяется тем вопросам, от которых зависит выбор проектного решения и его качества.

сила тяжесть локомотив тормозной

Силы, действующие на поезд

При принятой модели поездов в расчетах должны приниматься силы, которые оказывают влияние на перемещение центра тяжести поезда, только такие составляющие этих сил, линия действия которых совпадает с линией действия возможного перемещения поезда по рельсовой колее.

Силы на сцепках между вагонами и силы взаимодействия между отдельными частями вагонов в расчетах не учитывают. На поезд могут действовать следующие силы, которые определяют характер его движения:

1. Сила тяжести создаваемая локомотивом. Машинист может регулировать силу тяги локомотивом или вовсе выключить ее.

2. Силы сопротивления движению, которые зависят от типа подвижного состава, скорости движения, уклона, по которому идет поезд, наличие кривой в месте расположения поезда. Силы сопротивления движению поезда возникают по объективным принципам и не могут регулироваться машинистом.

3. Сила торможения - искусственная сила сопротивлению движения, которую машинист использует для уменьшения скорости на спусках или для остановки поезда в необходимых местах.

В зависимости от того, какие регулируемые силы используют машинисты, можно различать:

1. Режим тяги - это когда двигатели локомотива включены;

2. Режим холостого хода - двигатели включены, но торможение не осуществляется, и поезд движется под влиянием силы тяжести или по инерции.

3. Режим торможения - двигатели включены, тормозная система включена, в результате чего появляется тормозная сила.

При расчете используют следующее правило знаков:

- силы, направление действия которых совпадает с направлением движения состава, принимается «+»;

- силы, направленные против движения состава, принимаются «- «

Рисунок 1.

При использовании правила знаков получается что:

- Fт - сила тяжести - положительная;

- Вт - тормозная сила - отрицательная, т.к. она направлена против движения состава;

- Wт - сила сопротивления - отрицательная, хотя существуют исключения: сила сопротивления от уклонов при движении поезда на спуске (Wi) становится положительной, т.е. способствующей движению поезда.

Силы сопротивления тоже бывают двух видов:

1. Основное сопротивление : Wo

2. Дополнительные сопротивления: Wr, Wi, Wt.

Wo - сопротивление, которое испытывает поезд при движении по прямому горизонтальному участку;

Wt - сопротивление от низких температур ( ниже 25?С );

Wi - сопротивление от уклона;

Wr - сопротивление от кривой;

Существует и другое правило знаков, при котором сопротивление считается положительным, когда оно направлено против движения поезда. При этом правила : подъема - положительны, а спуска - отрицательны.

Силы отнесенные к какой-то единице подвижного состава ( вагону, группе вагонов или поезду в целом) , называются полными и измеряются в (кг. с). Такие силы принято обозначать большими буквами.

Сила отнесенная к 1 т с веса поезда, называется удельной. Такие силы измеряются в кг.с/т.с. и обозначаются малыми буквами. Для перехода от полной силы к удельной, необходимо значение полной силы разделить на вес подвижного состава, к которому относится эта полная сила. Для поезда, вес которого складывается из веса вагонов Q и локомотива Р, получаем:

- удельная сила тяги: fт = Fm / P+Q (кг с / т);

- удельное сопротивление: щ = W/ P+Q (кг с / т);

- удельная тормозная сила: bт = Вт / P+Q (кг с / т);

Расчетное значение сил не всегда могут быть определены строго теоретически. В тяговых расчетах широко применяют эмпирические методы определения сил, основанные на специальных испытаниях подвижного состава.

Основные формулы и материалы нормативного характера для тяговых расчетов регламентируются.

Исходные данные

- локомотив ВЛ10;

-3 % - восьмиосные (г8);

- 97 %- четырехосные (г4);

- коэффициент использования подъемной силы вагона

л4 = 0,81 л8=0,91.

-тип подшипников у вагонов:

4-х осные - качения;

8-и осные - качения;

- тип пути - звеньевой;

- грузоподъемность:

q4 гр=62 т. q8 гр=125 т.

- вес тары:

q4 т=25,3 т. q8 т=43,3 т

- руководящий уклон:

ip = 10.

Подсчет основного удельного средневзвешенного сопротивления вагонов

Определение веса вагона брутто.

q4 = q4 т +л4* q4 гр=25,3+ 0,81*62=75,52 т.

q8 = q8 т +л8* q8 гр=43,3+0,91*125=157,05 т.

где : q4 т и q8 т - вес тары 4-х осных и 8-и осных вагонов;

л4 и л8 - коэффициент использования подъемной силы вагона.

q4 гр и q8 гр- грузоподъемность вагонов;

1. Определение нагрузки на ось вагонов:

q8о=q8/8 = 157,05/8 = 19,63 тн/ось.

q4 o=q4/4 = 75,52/4 = 18,88 тн/ось.

Определение удельного основного сопротивления вагонов:

Расчеты будем проводить при расчете минимальной скорости для заданного локомотива ВЛ60к: Vp.min = 46,70 км/ч.

щ"о4 = 0,7+((3+0,1*н+0,0025*н2)/q4 0)= 0,7+((3+0,1*46,70+0,0025*46,702)/18,88)=1,40 кг/т

щ"о8 = 0,7+((6+0,038*46,70+0,0021*46,702)/19,63)=1,33 кг/т

2. Определение коэффициента соотношения вагонов по весу.

в4=Q4/(Q4+Q8)=q44/( q44+ q88)=75,52*97/(75,52*97+157,05*3)=0,94

в8=Q8/(Q4+Q8)=q88/( q44+ q88)=157,05*3/(75,52*97+157,05*3)=0,06

3. Определение средневзвешенного удельного сопротивления вагонного состава.

щ''0= в4*щ"о4 + в8*щ"о8=0,94*1,4+0,06*1,33=1,316+0,0798=1,40 кг/т.

4. Определение основного удельного сопротивления локомотива.

щ'0=1,9+0,01*46,70+0,0003*46,702=2,367+0,654=3,02 кг/т

5. Определение полного сопротивления вагонного состава.

6.

W ''= щ''0*Q=1,4*3825=5355 кг

Q= (Fкр-P*(щ'0+ip))/(щ''0+ ip)=(46000-184*(3,02+10))/(1,4+10)=3825 т

Где - сила тяги (=46000 кг с)

Р - масса локомотива максимальная ( Р =184 т)

- руководящий уклон. (=10)

и Р берем из ПТР в зависимости от типа локомотива.

7. Определение полного сопротивления локомотива.

W '0= щ'0*P=184*3,02=555,68 кг

8. Уточнение количества вагонов.

n4=Q4/q4= в4*Q/q4=0,94*3825/75,52=48

n8=Q8/q8= в8*Q/q8=0,06*3825/157,05=2

9. Уточненный вес поезда.

: 48*75,52+2*157,05=3939,06 т

10. Определение веса вагонов (нетто)

0,81*62*48+0,91*2*125=2410,56+227,5=2638,06 т

11. Определение коэффициента соотношения веса нетто к весу брутто.

з = Qнетто/Qбрутто=2638,06/3939,06=0,67; (0,6-0,8)

12. Определение длинны поезда.

lп= lп+n4*l4+n8*l8=33+48*12+2*20=649 м

Где - длинна четырехосных, восьмиосных вагонов, и локомотива.

13. Определение минимальной длинны приемоотправочных путей.

lпоп= lп+10м=659 м

15. Принимается длинна приемоотправочных путей

16. Проверка состава на трогание с места.

Q тр = Fк трог /(+) - P=62600/(1,083+10)-184=5464,3 т

Где - - сила тяги по троганию с места (берется из ПТР табл. 17)

= 62600.

- удельное сопротивление при трогании с места.

- уклон на котором происходит трогание с места.

щ4тр=28/(q4 о+7)=28/(18,88+7)=1,08 кг/т

щ8тр=28/(q8 о+7)=28/(19,63+7)=1,05 кг/т

щтр= в44тр+ в88тр =0,94*1,08+0,06*1,05=1,02+0,06=1,083 кг/т

Рассмотрим 2 случая трогания с места;

Q тр =62600/(1,083+0)-138=57664,4 т

i=iрук 10

Проверка:

Проверка выполняется в обоих случаях.

если бы Qуточ было бы больше Qтр , то проводят следующие мероприятия:

- уменьшения веса поезда;

- делают расцепку вагонов;

- просьба дополнительного локомотива.

Режим холостого хода

1. Определение удельного сопротивления локомотива в режиме холостого хода:

щ'х = 2,4+0,011*х+0,00035х2, кг/т;

щ'х = 2,4+0,011*46,7+0,00035*2180,89=0,76+2,9=3,67 кг/т.

3. Определение полного сопротивления локомотива:

W'x = щ'х*P, кг;

W'x = 3,67*184= 675,28 кг.

3.Определение полного сопротивления поезда в режиме холостого хода:

Wох = W'x +W''о;

Wох = 675,28+5355 = 6030,28 кг.

Определение удельной равнодействующей в режиме холостого хода:

щох = Wох /P+Q;

щох =6030,28/(184+3825)=1,50

Расчет в режиме торможения

1. Определение удельной тормозной силы:

вт = 1000*цкрр;

где: цкр- коэффициент трения;

ир. - тормозной коэффициент

цкр=C6*((v+C7)/(C8*v+C7))=0,27*((46,7+100)/(5*46,7+100))=0,12

ир = ?Кр/(Р+Q);

Сумма расчетных сил нажатия на тормозные оси поезда вычисляется по формуле:

р = К4р*n4*4+ К8р*n8*8;

где: К4р и К8р - удельная сила нажатия на одну тормозную ось, берем из ПТР таблица 5, а в данном курсовом проекте К4р и К8р = 7 т/ось.

р = 7*48*4+ 7*2*8=1344+112=1456

ир = 1456/(184+3825)=0,36

вт = 1000*0,12*0,36=43,2

Удельная равнодействующая всех сил в режиме служебного торможения находится по формуле: rсл.тор = щох+0,5* вт;

rсл.тор =0,5*43,2+1,5=23,1

2. Режим экстренного торможения: rэкс.тор = щох+ вт;

rэкс.тор =43,2 +1,5 = 44,7

Все расчетные данные сведены в таблице 1. Аналогично считали все данные для скоростей с шагом 10км/ч до конструктивной скорости. Конструктивную скорость берем из ПТР таблица 15. В моем случае для локомотива ВЛ10 хконстр = 100 км/ч по полученным значениям строится диаграмма удельных равнодействующих сил.

Таблица

Режим тяги

Режим холостого хода

Режим торможения

х,

км/ч

Fк,

кгс

щ''0,

кгс/т

W''0,

кг

щ'0,

кгс/т

W'0,

кг

W0,

кг

Fк - W0

?к -W0= Fк - W0/Р+Q

щ'х,

кгт

W'x = щ'х*P, кг;

Wох=W'x +W''о;

щох = Wох /P+Q;

цкр

ир

вт

щох+0,5* вт

щох+ вт

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

0

62600

0,87

3327,75

1,9

349,6

3677,35

58922,65

14,7

2,4

441,6

3769,35

0,94

0,27

0,36

97,2

49,54

98,14

10

52400

0,93

3557,25

2,03

373,52

3930,77

48469,23

12,09

2,54

467,36

4024,61

1,00

0,198

0,36

71,28

36,64

72,28

20

50200

1,02

3901,5

2,22

408,48

4309,98

45890,02

11,45

2,76

507,84

4409,34

1,1

0,162

0,36

58,32

30,26

59,42

30

48500

1,14

4360,5

2,47

454,48

4814,98

43685,02

10,9

3,05

561,2

4921,7

1,23

0,140

0,36

50,4

26,43

51,63

40

47000

1,28

4896

2,78

511,52

5407,52

41592,48

10,37

3,4

625,6

5521,6

1,38

0,126

0,36

45,36

24,06

46,74

46,70

46000

1,4

5355

3,02

555,68

5910,68

40089,32

10

3,67

675,28

6030,28

1,5

0,12

0,36

43,2

23,1

44,7

50

45600

1,45

5546,25

3,15

579,6

6125,85

39474,15

9,85

3,83

704,72

6250,97

1,56

0,116

0,36

41,76

22,44

43,32

60

40100

1,64

6273

3,58

658,72

6931,72

33168,28

8,27

4,32

794,88

7067,88

1,76

0,108

0,36

38,88

21,2

40,64

70

26900

1,87

7152,75

4,07

748,88

7901,63

18998,37

4,74

4,89

899,76

8052,51

2,01

0,102

0,36

36,72

20,37

38,73

80

20000

2,11

8070,75

4,62

850,08

8920,83

11079,17

2,76

5,52

1015,68

9086,43

2,27

0,097

0,36

34,92

19,73

37,19

90

15000

2,39

9141,75

5,23

952,32

10094,07

4905,93

1,22

6,23

1146,32

10288,07

2,57

0,093

0,36

33,48

19,31

36,05

100

11200

2,69

10289,25

5,90

1085,6

11374,85

-174,85

-0,04

7,00

1288

11577,25

2,89

0,090

0,36

32,4

19,09

35,29

Спрямление профиля

При спрямлении профиля нельзя:

1. Спрямлять станционные площадки с элементами профиля;

2. Спрямлять элементы разных знаков;

3. Спрямлять элементы руководящего уклона.

При спрямление профиля пользуются формулами

где: iспр - спрямленный уклон;

ii- уклоны спрямленных участков;

?i - длины спрямленных участков.

После определения спрямленного уклона надо сделать проверку:

еде: ?1 - длина одного из участков спрямления;

i1- уклон этого же участка спрямления;

iспр - полученный спрямленный уклон.

если данное условие не выполняется, то следует исключить этот участок из спрямления. Проверка делается для каждого участка, который мы хотим спрямить.

Далее мы находим эквивалентный уклон:

где: ?б0- сумма углов поворота кривых попадающих на данный участок спрямления;

?спр - длина спрямленного участка.

находим приведенный уклон по следующей формуле:

Построение кривой скорости

Кривая скорости строится способом Липица. Кривая скорости стремится к равновесной скорости для данного участка со своим уклоном.

Для построение скорости по равновесным скоростям используют следующие формулы:

1. rтяги = fк0±i;

2. rхол.хода = щ±i;

3. rсл.тор = щох+0,5* вт±i;

4. rэкстр.тор= вт+ щох ±i

Равновесная скорость для данного уклона - это такая скорость, при которой равнодействующая всех сил равна нулю.

Аналитическое выражение кривой скорости.

dV/dt = ж*r - это основное уравнение движения.

где: ж = 120;

r - удельная равнодействующая на поезд.

Проинтегрировав это выражение, получим аналитическое выражение кривой скорости:

В способе Липетца используется соотношение масштабов графических соотношений, при котором отпадает необходимость вычисления.

tgв = ж*r*хсрср;

Масштабы, используемые при этом построении, вычисляются следующим образом:

tgб = rсрср;

- из уравнения движения:

dV/dt = ж*r;

r=1/ж*dV/dt;

tgб = 1/ж*dV/dt;

- при скорости 1км/ч = у (мм);

- пути 1км = х (мм);

- удельных сил 1кг/т = m (мм).

-

tgб = 1/ ж*dV/dt * m/y =1* dV*m/ ж *dt* y;

tgв=dV/dS*m/y

Подбираем масштабы, при которых б = в, следовательно, tgб = tgв.

1/ ж*dV/dt * m/y = dV/dS*m/y;

m/жy=y/x;

ж = mx/y2

x= y2*ж/m;

y = 1км/час = 1мм;

m = 1 кг/т = 6мм;

х= 1*120/6 = 20мм.

dV/dt = ж*r

dt = dV/ж*r

Построение кривой времени

Кривая времени t(S) строится по готовой кривой скорости V(S).

Масштабы, используемые в этих построениях:

tgS = b/V*y;

tgг = ?t/?S*k/x = 1/V*k/x;

для того чтобы определить расстояние b , приравниваем tgг = tgS, получаем:

1/V*k/x = b/V*y;

k/x = b/y;

b=y*k/x.

1кг/т = 6мм; 1км/ч = 1мм; 1км = х ?????

х=120-1/6=20мм.

Определение режимов движения

;

ускорение (+)

замедленное движение (-)

равномерное движение (0)

;

;

;

а) Для 40 км/ч: уклон 0

rтяги=10,37 - 0=10,37-----х (выбрасываем- разгон);

rхол хода=1,38-0=1,38-----х ( выбрасываем - торможение);

Для уклона +4,4

rтяги=10,37 - 4,4=5,97-----х (выбрасываем- разгон);

rхол хода=1,38-4,4=-3,02-----х ( выбрасываем - торможение);

Принимаем при 40 км/ч: режим ограниченной тяги.

б) Для 78 км/ч: уклон 4,4:

rтяги=3,04 -4,4 =-1,36-----х (выбрасываем- разгон);

rхол хода=-2,18 -4,4 =-6,58-----х ( выбрасываем - торможение);

rслуж торм=-19,91-4,4=-24,31-----х ( выбрасываем - торможение);

Принимаем при 78 км/ч: режим подтормаживания.

Построение кривой силы тока

Кривая сила тока строится по токовой характеристике локомотива ВЛ10. На участке, где идет ограничение скорости = 40 км/ч, необходимо определить Fк.огр., Iогр.

;

Так как локомотив ВЛ60к является электровозом и работает на постоянном токе, то:

;

поп/2=425 м, лпоезда/2=324,5 м);

Fк.огр.=5407,52+4,4*4053,55=23243,14 кг/т;

Iогр=23243,14*40/1000=930 А;

Fк.огр.=5407,52+0*4053,55=5407,52 кг/т;

Iогр=5407,52*40/1000=216 А;

Определение расхода электроэнергии

Механическая работа локомотива:

R=?Fi*?S

Rм=?Fср*?S*10-3(т/км)

Таблица

№ участка

FН

FК

FСР

?S, м

FСР*?S*10-3, (т/км)

1

49000

46000

47000

500

23500

2

46000

41000

43500

1500

65250

3

41000

28000

34500

2000

69000

4

28000

25000

26500

2500

66250

5

25000

23000

24000

3000

72000

6

23000

21000

22000

3500

77000

7

21000

21500

21250

4000

85000

8

21500

23800

22650

4500

101925

9

23800

22000

22900

5000

114500

10

22000

23000

22500

5500

123750

11

23000

23600

23300

6000

139800

12

23600

24000

23800

6500

154700

13

24000

25000

24500

7000

171500

14

25000

25000

25000

7500

187500

15

25000

24000

24500

8000

196000

16

24000

22000

23000

8500

195500

17

22000

20000

21000

9000

189000

18

20000

21000

20500

9500

194750

19

21000

21500

21250

10000

212500

20

21500

22000

21750

10500

228375

21

22000

46800

34400

11000

378400

?

3046200

Iэл=3,5* Rм =3,5*3046200=10661700 (кВт*час)

Решение тормозной задачи

Полный путь торможения (Sторм.):

Sторм. = Sподг+Sдейст;

где: Sподг - путь подготовки;

Sдейст - путь действительного торможения.

Полный путь торможения обуславливается условиями видимости. В нашей курсовой работе мы принимаем Sторм = 1200м.

Действительный путь находится путем графического построения:

Sподг = хнач. торм.*tn = 1000*хнач. торм.*tn/3600 = 100*хнач. торм.*tn/3.6;

где: хнач. торм - скорость начала торможения;

tn - время подготовки к торможению. Формула для вычисления tn берется из ПТР.

nосей=n4*4+n8*8= 48*4+2*8 = 208 осей.

Для моего курсового проекта берем формулу:

tn = 7-10*i/вт;

где: i- уклон на котором происходит торможение.

Строим график по двум точкам:

1. хнач. торм =0 Sподг = 0.

2. хнач. торм = хкон =100 км/ч

а) i = ip =10

tподг.торм = 7-(10*10/32,4)=3,9

Sподг =Vподг.торм*tподг.торм/3,6=100*3,9/3,6=108,33 м

б) i = 0

tподг.торм = 7-(10*0/32,4)=7

Sподг =Vподг.торм*tподг.торм/3,6=100*7/3,6=194,44 м

в) i = - ip = - 10

tподг.торм = 7-(10*(-10)/32,4)=10,09

Sподг =Vподг.торм*tподг.торм/3,6=100*10,09/3,6=280,28 м

Используемая литература

1.«Правила тяговых расчетов для поездной работы», М. «Транспорт», 1985г;

2.«Изыскания и проектирования железных дорог», А. В. Горинов, М., «Транспорт», 1979г;

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Построение расчетной тяговой характеристики заданного типа локомотива. Определение основного средневзвешенного удельного сопротивления вагонного состава в функции скорости. Масса вагонного состава. Расчет механической работы силы тяги локомотива.

    курсовая работа [180,5 K], добавлен 23.07.2015

  • Оценка правильности выбора серии локомотива, расчетного и проверяемого подъемов. Определение времени хода поезда способом равномерных скоростей. Спрямление профиля пути. Расчет расходов энергоресурсов на тягу поездов. Обоснование серии локомотива.

    курсовая работа [40,8 K], добавлен 13.06.2013

  • Построение расчетной тяговой характеристики заданного типа локомотива. Определение основного средневзвешенного удельного сопротивления вагонного состава в функции скорости. Расчет массы вагонного состава, тормозного коэффициента, сцепления колес.

    курсовая работа [74,3 K], добавлен 23.07.2015

  • Технические данные локомотива, расчетная масса состава. Построение диаграммы удельных результирующих сил поезда. Допустимая скорость движения поезда на спусках. Построение кривых движения поезда на участке. Графическое решение тормозной задачи.

    курсовая работа [41,6 K], добавлен 16.11.2008

  • Определение основного средневзвешенного удельного сопротивления вагонного состава в функции скорости. Длина приемоотправочных путей. Расчет удельных равнодействующих сил для всех режимов движения. Решение тормозной задачи. Расчет скорости движения поезда.

    контрольная работа [54,4 K], добавлен 07.08.2013

  • Обоснование выбора вида локомотивного транспорта, его сцепного веса и емкости вагонетки. Сила тяги и торможения локомотива. Расчет количества вагонеток в составе поезда, времени движения локомотива при совершении рейса. Расчет расхода электроэнергии.

    курсовая работа [627,8 K], добавлен 08.02.2013

  • Анализ профиля пути и расчетного подъема. Определение массы состава. Проверка на преодоление элементов профиля большей крутизны, чем расчётный подъём, которая заключается в расчёте скорости движения поезда для подъёмов. Расчет силы тяги локомотива.

    курсовая работа [591,5 K], добавлен 21.12.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.