Расчет сопротивления движения поезда, расхода и стоимости электроэнергии на движение поезда

Расчёт массы, веса и длины поезда при заданной загрузке вагонов. Эквивалентный уклон с учетом сопротивления от кривых. Сопротивление движению на кривом участке пути. Основное удельное сопротивление движению электровоза. Расчет мощности электровоза.

Рубрика Транспорт
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 16.12.2012
Размер файла 576,5 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/

Расчёт сопротивления движения поезда, расхода и стоимости электроэнергии на движение поезда

Введение

Целью курсовой работы является исследование зависимости расхода электрической энергии при равномерном движении грузового поезда с различными скоростями на участке пути, состоящем из четырех элементов различной крутизны.

Для достижения цели необходимо выполнить следующие задачи: рассчитать массу, вес и длину поезда при заданной загрузке вагонов, рассчитать вес поезда при максимальной загрузке вагонов, определить эквивалентный уклон, рассчитать основное сопротивление движению поезда заданном значении скорости, рассчитать основное сопротивление движению поезда для скоростей 20,40,60,80,100 км/ч и построить графики, рассчитать мощность, развиваемую поездом при с скорости 20,40,60,80,100 км/ч и построить графики, рассчитать ток электровоза для скоростей 20,40,60,80,100 км/ч и построить графики, рассчитать расход энергии для заданной скорости движения, рассчитать потери напряжения и мощности в тяговой сети, построить графики, определить стоимость электроэнергии.

1. Расчёт массы, веса и длины поезда при заданной загрузке вагонов

1.1 Масса поезда

Масса поезда определена по формуле, Т:

mп = mэ + mв. (1.1)

где mэ - масса электровоза, Т;

mв - масса вагонов, Т.

Масса гружёных вагонов определена по формуле, Т:

mв = Nв (mт + mгр · б2). (1.2)

где Nв - количество вагонов в поезде;

mт - тара вагона, т.е. масса порожнего вагона; Т;

mгр - грузоподъёмность вагона, т.е. наибольшая масса груза, которую можно перевозить в вагоне данного типа, Т;

б2 - коэффициент использования грузоподъёмности вагона, зависящий от рода груза и его размещения в вагоне.

mв = 50 (23+ 64 · 0,75) = 3550 (Т).

mп = 186 + 3550 = 3736 (Т).

1.2 Масса вагона, отнесённая к колёсной паре

Масса вагона, отнесённая к колёсной паре определена из уравнения, Т:

qо =. (1.3)

где Nо - число осей вагона.

qо = = 17,75 (Т).

1.3 Вес поезда

Вес поезда, Qп в кН складывается из веса электровоза и веса вагонов

G = mэ · g. (1.5)

Q = mв · g. (1.4)

где g - 9,81 м/с2 - ускорение силы тяжести.

G = 186 · 9,81 = 1824,6 (кН).

Q = 3550 · 9,81 = 34825,5 (кН).

Qп = Q + G = (mэ · g,) + (mв · g,) = 1824,6 + 34825,5 = 36650,1 (кН).

1.4 Длина поезда

Длина поезда найдена по формуле, м:

lп = lэ + Nв · lв. (1.6)

где lэ - длина электровоза, можно принять lэ=30 м;

lв - длина вагона, м.

lп = 30 + 50 · 15 = 780 (м).

Полученное значение lп необходимо сопоставить с полезной длиной приёмоотправочных путей.

lп = 780, длина приёмоотправочных путей равна 1200 м. из этого следует, что размещение поезда возможно.

2. Расчёт веса поезда при максимальной загрузке вагонов

2.1 Масса поезда

Масса поезда определяется из массы электровоза и массы вагонов при максимальной загрузке вагонов.

mп,м = mэ + mв,м. (2.1)

mв,м = Nв (mт + mгр·б2). (2.2)

mв,м = 50 (23 + 64·1) = 4350 (Т).

mп,м = 186 + 4350 = 4536 (Т).

2.2 Масса вагона, отнесённая к колёсной паре

Масса вагона, отнесённая к колёсной паре, находится из формулы, Т:

qо.м = (Т). (2.3)

qо.м = = 21,75 (Т).

2.3 Вес поезда

Вес поезда рассчитан по формуле:

Qп.м = G + Qм = (mэ · g) + (mв.м · g). (2.4)

Qп.м = (186 · 9,81) + (4350·9,81) = 1824,6 + 42673,5 = 44498,1 (Т)

3. Определение эквивалентного уклона

3.1 Эквивалентный уклон (с учётом сопротивления от кривых)

Эквивалентный уклон (с учётом сопротивления от кривых) рассчитан по формуле, ‰;

iэ = (3.1)

где n - число элементов профиля;

Sj - длина элементов профиля, м;

ij - уклон элемента профиля, ‰;

wRj - сопротивление движению по кривой, Н/кН;

Sкрj - длина кривой, м.

Расчёт iэ производим в виде табл. 1.

Таблица 1. Расчёт эквивалентного уклона

элемента

Длина элемента

Sj, м

Уклон элемента ij

ijSj

Радиус кривой

Rj, м

Длина кривой

Sкрj, м

Сопротивление движению от кривой wRj, Н/кН

wRj Sкрj

1

1400

1,4

1960

-

-

-

-

2

3600

5,5

1980

-

-

-

-

3

4600

4,0

18400

500

900

1,4

1260

4

1400

1,0

1400

600

400

0,85

340

= 1600

3.2 Сопротивление движению на кривом участке пути

Сопротивление движению на кривом участке пути определяется по формуле, Н/кН;

w = . (3.2)

- для участка на котором поезд полностью расположен в кривой, т.е. lп Sкр

На третьем участке lп = 780 м Sкр3 = 900 м, следовательно:

W3 = = = 1,4 (Н/кН).

W = · . (3.3)

- для участка где длинна поезда lп превышает длину кривой Sкр, т.е. lп Sкр

На четвертом участке lп = 780 м Sкр2 = 400 м, следовательно:

W4 = · = · = 1,7· 0,5 = 0,85 (Н / Кн).

Эквивалентный уклон

iэ = = = 3,9 (‰).

4. Расчёт основного удельного сопротивления движению электровоза и вагонов при заданном значении скорости

4.1 Основное удельное сопротивление движению электровоза

Основное удельное сопротивление движению электровоза найдено из формулы, Н/кН:

w?о = 1,9 + 0.01U + 0,0003 U 2. (4.1)

где U - скорость движения поезда, км/ч.

w?о = 1,9 + 0,01· 56 + 0,0003 · (56)2 = 1,9 + 0,56 + 0,9408 = 3,4 (Н/кН).

4.2 Основное удельное сопротивление движению вагонов

Зависит от типа вагонов и типа подшипников. Для грузовых четырехосных вагонов на подшипниках скольжения рассчитано по формуле, Н/кН:

w??о = 0,7 + . (4.2)

w??о = 0,7 + = 0,7 + = 0,7 + = 1,9 (Н/кН).

4.3 Дополнительное удельное сопротивление движению поезда на эквивалентном уклоне

Дополнительное удельное сопротивление движению поезда на эквивалентном уклоне численно равно уклону в Н/кН:

wi = iэ

wi = 3,9 (Н/кН).

5. Расчёт основного сопротивления движению поезда и мощности, развиваемой поездом

5.1 Полное сопротивление движению поезда

Полное сопротивление движению поезда зависит от типа подвижного состава и веса поезда, от профиля и плана железнодорожной линии и рассчитано по формуле, Н:

W = G · w?о + Q · w??о + (G + Q) iэ. (5.1)

W = 1824,6 · 3,4 + 34825,5 · 1,9 + (1824,6 + 34825,5)· 3,9 = 6203,6 + 66168,4 + (36650,1)·3,9 = 215307,4 (Н)

5.2 Основное сопротивление движению поезда

Основное сопротивление движению поезда найдено из первых двух членов выражения (5.1)

Wо = G · w?о + Q · w??о. (5.2)

Wо = 1824,6 · 3,4 + 34825,5 · 1,9 = 6203,6 + 66168,4 = 72372,05 (Н)

5.3 Расчёт сопротивления движению поезда

Расчёт сопротивления движению поезда необходимо выполнить при скорости движения 20, 40, 60, 80 и 100 км/ч для двух режимов загрузки вагонов. Сами вычисления удобно представлены в виде табл. 2. По данным табл. 2 необходимо построить четыре графических зависимости W(v) и Wо(v) заданного и максимального использования грузоподъёмности вагонов. Все четыре кривые следует построить в одних и тех же координатах (рис. 2).

5.4 Мощность электровоза

Мощность электровоза Рэ, развиваемая электровозом при движении поезда по рассматриваемому участку с заданной скоростью, равна произведению его силы тяги Fк на скорость v:

Pэ = Fк · v

При равномерном движении поезда сила тяги электровоза уравновешивается силой полного сопротивления движению поезда W.

Поэтому мощность, развиваемая электровозом при равномерном движении, численно равна произведению силы полного сопротивления движению W и скорости v:

Pэ = W · v (5.3)

Произведен расчет сопротивления движения поезда и потребляемой мощности по формуле:

G · w?о =1824,6 3,4=6205 (Н).

Загрузка вагонов по заданию

Q · w??о= 34825,51,9=66443,13 (Н).

Wо= G·w?о+Q·w??о= 6203,6+66168,45=72372,05 (Н).

W =Wо+(G+Q) iэ= 72372,05+(1824,6+34825,5) 3,9 = 215307,4 (Н).

Pэ= = = 3349 (кВт).

масса поезд сопротивление мощность

Полная загрузка вагонов

w??о.м = 0,7 + = 0,7+ = 1,5 (Н/кН).

Qм · w??о,м = 42673,5 1,5 = 62126,7 (Н).

Wо,м=G·w?о+Qм·w??о,м = 6205 + 62126,7 = 68331,7 (Н).

Wм =Wо,м+(G+Qм) iэ = 68331,7 + (1824,6 + 42673,5) 3,9 = 241874,3 (Н)

Pэ,м= = = 3762,5 (кВт)

Таблица 2. Расчет сопротивления движению поезда и потребляемой мощности

Вычисляемые величины

Значение величины при скоростях движения, км/ч

20

40

56

60

80

100

Электровоз

w?о, Н/кН

2,22

2,78

3,4

3,58

4,62

6

G · w?о, Н

4050,6

5072,4

6205

6532

8429,6

10947,6

Загрузка вагонов по заданию

w??о, Н/кН

1,3

1,6

1,9

2

2,5

3,12

Q · w??о, Н

45959,8

55769,8

66443,13

69651

87161,8

108743,8

Wо=G·w?о+Q·w??о, Н

50010,4

60793,2

72648,1

76183

95591,4

119691,4

W =Wо+(G+Q) iэ, Н

192945,8

203728,6

215583,5

219118,4

238526,8

262626,8

Pэ=, кВт

1072

2264

3354

3652

5300

7295

Полная загрузка вагонов

w??о,м, Н/кН

1,2

1,4

1,5

1,75

2,2

2,7

Qм · w??о,м, Н

51453,4

59742,9

62126,7

74678,6

93881,7

115218,4

Wо,м=G·w?о+Qм·w??о,м, Н

55504,05

64815,3

68331,7

81210,6

102311,3

126166

Wм =Wо,м+(G+Qм) iэ, Н

229046,6

238357,9

241874,3

254750,8

275854

299708,6

Pэ,м=, кВт

1272,5

2648,4

3762,5

4245,8

6130

8325,2

Мощность электровоза подсчитывается для всех значений скорости, указанных в табл. 2, для заданного и максимального использования грузоподъемности вагонов. По данным табл. 2 строятся четыре графических зависимости W(v) и Wo(v) для заданного и максимального использования грузоподъёмности вагонов. Графические зависимости W(v) и Wo(v) приведены на рис. 1

По рассчитанным в табл. 2 значениям мощности электровоза строится график зависимости Рэ (v) для двух значений загрузки вагонов (рис. 2).

Рис. 1

Рис. 2

6. Расчёт тока электровоза, полного и удельного расхода энергии

6.1 Ток, потребляемый из контактной сети

Ток, потребляемый из контактной сети определён по мощности электровоза.

Электровоз преобразует электрическую мощность Рэл, потребляемую из контактной сети, в механическую мощность Рэ = W · v.

Электрическая мощность Рэл при постоянном токе равна произведению напряжения контактной сети Uc на ток электровоза Iэ:

Iэ = = . (6.1)

где ?э - коэффициент полезного действия электровоза постоянного тока.

При движении с постоянной скоростью можно принять равным 0,9.

Uc - напряжение контактной сети В.

Iэ = =1553 (А)

Ток вычисляется для всех значений мощностей Рэ из таблицы 2 и по вычисленным значениям строятся два графика Iэ (v) для двух значений загрузки вагонов (рис. 3). Расчёты Iэ представляются в табл. 3.

Таблица 3. Расчет тока электровоза

Вычисляемые величины

Значения величины при скоростях движения, км/ч

20

40

56

60

80

100

Iэ, А

496,3

1048

1553

1690

2453

3377

Iэ,м, А

589,1

1226,1

1742

1966

2838

3854,3

6.2 Полный расход энергии электровозом

Полный расход энергии электровозом рассчитан по формуле, Вт·с:

Wэ = (G + Q) (wo + iэ) S. (6.2)

где: wo - удельное основное сопротивление движению;

S - длина участка.

wo = Wо /(G + Q) = 72648,1 / (1824,6 + 34825,5) = 1,2 (Н/кН)

Wэ = (1824,6 + 34825,5) (1,2+3,9) 11000 = 1,28·36650,1·5,1·11000 =2,631 · 109 (Вт·с).

6.3 Удельный расход электроэнергии

Удельный расход электроэнергии определяется по формуле, Вт·с/ткм:

wэ = = . (6.3)

wэ = = 64020 (Вт·с/ткм).

Для перехода к Вт·ч/ткм выражение (6.4) следовало разделить на 3600

wэ = = 17,78 (Вт·ч/ткм).

Рис. 3

7. Расчёт потерь напряжения и мощности в тяговой сети, стоимости электрической энергии

Расчёт производится для поезда, движущегося с заданной скоростью и при заданном использовании грузоподъёмности вагонов, т.е. принимается равномерное движение поезда со скоростью v и постоянном токе электровоза Iэ, который находится для заданного значения v.

7.1 Сопротивление тяговой сети постоянного тока

Сопротивление тяговой сети постоянного тока определено из выражения, Ом/км:

ro = rэп + rэр. (7.1)

где rэп - эквивалентное сопротивление проводов контактной подвески;

rэр - эквивалентное сопротивление рельсов.

rэп = . (7.2)

rэр = . (7.3)

здесь: ??м - здесь сопротивление меди, равное 18,6 · 10-9 Ом·м;

Sм - сечение медных проводов подвески, м2;

Sa - сечение алюминиевых проводов подвески, мм2;

Nр - число ниток рельсов, для однопутного участка;

mр - масса рельса длиной 1 м, кг.

rэп = =0,03 (Ом/км).

rэр = = 0,01 (Ом/км).

ro = 0,03 + 0,01 = 0,04 (Ом/км).

7.2 Мгновенные потери напряжения до поезда

Мгновенные потери напряжения до поезда Дuп зависят от потребляемого тока, положения электровоза и схемы питания тяговой сети. При схеме двустороннего питания определяются по формуле, В:

Дuп = Iп,ср · ro(х - . (7.4)

здесь Iп,ср = Iп - средний ток поезда;

x - расстояние от поезда до тяговой подстанции А;

L = S - длина рассматриваемого участка.

Вычисляем Дuп и напряжение на поезде uп для значений х равных 0, . Расчёт производится в табл. 4.

Таблица 4. Мгновенные значения потерь напряжения до поезда, напряжений на поезде и потерь мощности в тяговой сети

Вычисляемые величины

Значения величины при расстояниях, км

0

L

Дuп, В

0

128,6

150

170,83

155,3

128,6

0

uп, В

3400

3271,4

3250

3229,2

3244,7

3271,4

3400

Дp, кВт

0

199,7

231,5

265,3

237,3

199,7

0

7.3 Средняя потеря напряжения до поезда

Средняя потеря напряжения до поезда ДUп,ср также зависит от схемы питания поезда.

При схеме двустороннего питания определена по формуле, В:

ДUп,ср = . (7.5)

ДUп,ср = = 113,9 (В).

7.4 Мгновенные потери мощности в тяговой сети

Мгновенные потери мощности в сети зависят от схемы питания.

При схеме двустороннего питания определены по формуле, Вт:

Дp = I2п,ср · ro · (x - . (7.6)

Эти значения внесены в табл. 4 и построена зависимость Дp(х) для двусторонней схемы питания аналогично построению Дuп(x) и uп (x) при тех же значениях х.

7.5 Средние потери мощности

Средние потери мощности в сети зависят от схемы питания. При схеме двустороннего питания определены по формуле, Вт:

ДPср = . (7.7)

ДPср = = 176866 (Вт).

7.6 Расход энергии на компенсацию потерь мощности за время движения по участку длиной S

Расход энергии на компенсацию потерь мощности за время движения по участку длиной S рассчитан по формуле, Вт·ч:

ДW = ДPcp . (7.8)

ДW = 176866 = 34741 (Вт/ч) = 34,74 (кВт·ч).

7.7 Полный расход энергии на движение поезда с учётом потерь энергии в тяговой сети

Полный расход энергии на движение поезда с учётом потерь в тяговой сети определён по формуле, кВт/ч:

Wтп = Wэ + ДW. (7.9)

Wтп = 731,05 + 34,74 = 765,8 (кВт/ч).

7.8 Стоимость электрической энергии, потребляемой поездом при движении по участку

Стоимость электрической энергии потребляемой поездом при движении по участку рассчитана по формуле, руб.:

Сэ = сэ · Wтп. (7.10)

где: сэ - цена 1 кВт/ч, руб.

Сэ = 2 · 765,8 = 1531,6 (руб.).

Библиографический список

1. Расчёт сопротивления движению поезда, расхода и стоимости электрической энергии на движение поезда: Метод. Указ. К курсовой работе. / Сост. В.С. Лиокумович, Э.П. Селедцов, Б.П. Сорин.-Л.:ЛИИЖТ. 1988. - 25 с.

2. А.В. Плакс, В.В. Привалов. Введение в теорию движения поезда и принципы управления электроподвижным составом. М.:ВЗИИЖТ. 1981. - 94 с.

3. Оформление текстовых документов: Метод. Указ. /Сост. В.А. Болотин, В.В. Ефимов, В.П. Игнатьева, Н.В. Фролова.-Л.: ПГУПС-ЛИИЖТ, 2002. - 44 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Проверка возможности спрямления элементов профиля участка пути. Определение и проверка массы состава. Расчёт основного удельного сопротивления движению поезда на выбеге, расход электроэнергии на его преодоление. Построение кривых движения поезда.

    курсовая работа [71,8 K], добавлен 07.09.2012

  • Определение удельного сопротивления тепловоза и электровоза, полного сопротивления поезда. Расчет средней скорости движения поезда, по участку используя различные режимы тяги для тепловоза и электровоза. Сравнение видов тяги по расходу энергоресурсов.

    курсовая работа [235,8 K], добавлен 14.09.2013

  • Физические процессы образования силы сцепления при образовании сил тяги и торможения поезда. Колесо и рельс как два абсолютно упругих тела, контактирующих в точке. Распределение давлений по опорной площадке. Особенности сопротивления движению поезда.

    презентация [213,0 K], добавлен 27.09.2013

  • Определение основного сопротивления движению поезда при различных видах тяги. Расчет средней скорости движения и времени хода поезда по участку. Определение расхода топлива тепловозом на тягу поездов и электроэнергии электровозом постоянного тока.

    курсовая работа [631,7 K], добавлен 20.12.2015

  • Формирование поезда, который можно провести по заданному профилю с обеспечением безопасности движения. Расчет веса состава по расчетному подъему и числа вагонов в составе. Определение длины поезда. Тормозные пути при экстренном и служебном торможениях.

    курсовая работа [78,7 K], добавлен 22.12.2014

  • Характеристика профиля пути и локомотива. Вес состава. Расчет данных. Диаграмма удельных ускоряющих сил. Определение допустимой скорости движения поезда на максимальном спуске по условиям торможения. Анализ кривых скорости и времени хода поезда.

    курсовая работа [57,3 K], добавлен 22.02.2009

  • Определение длины тормозного пути и времени торможения поезда при экстренном торможении способом ПТР. Расчет основного удельного сопротивления состава в режиме выбега и поезда. Определение осевой нагрузки для каждой группы вагонов, длины состава.

    курсовая работа [3,0 M], добавлен 24.10.2015

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.