Тяговые расчёты - важная составная часть науки о тяге поездов. Методы тяговых расчётов включают комплекс способов и приёмов определения массы состава, скорости движения и времени хода по перегону, расход топлива, воды и электрической энергии на тягу, решение тормозных задач. К основным нормам для тяговых расчётов относятся: данные для определения сопротивления движения подвижного состава, силы нажатия тормозных колодок, коэффициент сцепления колёс локомотивов и вагонов с рельсами при тяге и торможении, конструкционные и допустимые скорости движения, расчётные значения силы тяги и скорости локомотивов на подъёме, силы тяги при прогании с места, допустимые значения продольных усилий при различных режимах тяги и торможения, ограничивающие токи и предельные температуры электрических машин, электровозов и тепловозов. Эти нормы зависят от типов подвижного состава, их конструкций и условий эксплуатации.

Теория тяговых расчётов излагается в курсах тяги поездов, а методы расчётов и относящихся к ним нормы определяются правилами тяговых расчётов для поездной работы (ПТР).

Правила тяговых расчётов являются одним из основных документов на железнодорожном транспорте, содержащим нормы для тяговых расчётов при поездной работе. Эти нормы обязательны для эксплуатируемых и строящихся железных дорог. ПТР как методическое и регламентирующее руководство особенно важно для железных дорог России, имеющих большую протяжённость сети, разнотипность подвижного состава, разнообразие условий эксплуатации. Первые ПТР были изданы Министерством путей сообщения в 1917 году и затем периодически пересматривались и обновлялись с учётом измерений, которые происходили в подвижном составе и в условиях эксплуатации железных дорог.

Фундаментальные исследования подвижного состава на русских железных дорогах выполнили А.П. Бородин, М.В. Гололобов, Г. В. Лопушинский, Н.П. Петров, А.О. Чечотт, Ю.В. Ломоносов, Г.В, Лебедев, и др.

Вывод: В результате проделанного расчёта была определена масса состава, которая составила 6047 тонн.

2. Проверка массы состава

Проверка массы состава на преодоление скоростного подъема

Наибольшая длина подъема большой крутизны, чем расчетной, которую может преодолеть состав данной массы, которую определяют по формуле: (14)

Где Vнач - скорость в начале проверяемого элемента, для грузового состава (70-90 км/ч).

Vкон-скорость в конце проверяемого элемента, не менее расчетной.

f_kcp-удельная сила тяги, действующая на поезд в пределах от начальной скорости до конечной.

W_cp-удельное сопротивление движению, действующая на поезд в пределах начальной скорости до конечной.

Удельную силу тяги и удельное сопротивление движению принимаем равными при среднем значении скорости рассмотренного интервала скоростей.

где F_kcp-сила тяги локомотива при средней скорости определяется по F_k(V) в зависимости от типа локомотива, а F_k(V) берем в ПТР.

(17)

где проверяемый уклон

основное удельное сопротивление при движении

локомотива под током при средней скорости.

основное удельное сопротивление при движении вагонов при средней скорости.

Если S больше либо равна длине проверяемого подъёма, то поезд надежно преодолевает проверяемый подъем за счёт накопленной кинетической энергии, в противоположном случае массу состава уменьшают и повторяют проверку.

Длина проверяемого уклона 2000м, а S=5340м. Так как S больше длины проверяемого уклона, то поезд надежно преодолевает проверяемый подъем за счет накопленной кинетической энергии.

Проверка массы состава на возможность трогания с места

Проверка выполняется для скоростного подъема.

Согласно условию ,

где - максимальная масса, которая может тронуться с места на проверяемом подъеме. Она равна:

[Т],(18)

где - сила тяги локомотива при трогании с места (берём в П.Т.Р. таблицы 17), она равна 662кН. -удельное сопротивление движению при трогании с места -величина самого крутого уклона.

(19)

Сопротивление движению при трогании с места определяют в зависимости от типов подшипников скольжения:

(20)

качения:

(21)

(22)

(23)

(24)

Если проверка не проходит, то проверяют стационарные Уклоны и предлагают мероприятия по возможности ведения поезда на проверяемом уклоне. К таким мероприятиям относятся: 1. Уменьшить массу; 2. Применить толкач; 3. Запрещение остановки.

Проверка на возможность трогания с места

Результаты расчёта сводим в таблицу (Таблица 2):

Таблица 2

Рассмотрим режим выбега. В нём

F_з=-W==W_0X

т.к. поезд движется по прямому горизонтальному участку пути можно записать, что

W_0X= W_0X`+ W_0X`` [кН]

где W_0X`` расчитана в режиме тяги

где w_0X- основное удельное сопротивление движению электровоза без тока.

Расчёт выполняется для всех скоростей. Рассмотрим режим торможения. В нём удельная равнодействующих сил действующих на поезд равна:

при экстренном торможении

f_{з экстр}=-(w_ox+b_т)

при служебном торможении

f_{з сл}=-(w_ox+0,5b_т)

b_т=1000ц_кри_р [Н/кН]- удельная тормозная сила при торможении

- расчётный коэффициент трения

чугунных колодок

и_р=0,33 [Н/кН]- расчётный тормозной коэффициент.

Расчёты выполняются для тех же скоростей.

Результаты сводим в таблицу(Таблица 3):

Таблица 3

По данным таблицы 2 и таблицы 3 строим график зависимости силы от скорости в режимах тяги, выбега и торможения (Приложение 1, График 1).

5. Решение тормозной задачи

Решение тормозной задачи сводится к определению максимально допустимой скорости движения поезда на наиболее крутом спуске участка заданных тормозных средствах поезда исходя из условия необходимости остановки поезда на расстоянии S_тр от начала торможения. Полный тормозной путь состоит из подготовительного и действительного тормозного пути

S_тр=S_n+S_д.

Подготовительный путь (путь подготовки тормозов к действию). Это расстояние, которое проходит поезд от момента установки ручки крана машиниста в положение тормоз до момента полного прижатия тормозных колодок к колесу.

Порядок решения:

1. Для спусков i=imax; 0.5imax; 0 расчитывают время подготовки тормозов к действию. Для состава 200 осей и менее

Нужно рассчитать количество осей в составе: m=m₄+ m₆ + m₈

2. для каждого полученного значения времени рассчитать значение подготовительного тормозного пути:

S_п=0,278V_нt_н , [м]

2. По данным табличных удельных замедляющих сил строим зависимость f_{з экстр}(V), а рядом справа устанавливаем систему координат V(S). При этом оси скорости обеих систем координат должны быть параллельны, а оси удельных сил лежать на одной прямой.

3. По кривой замедляющих сил методом МПС строят зависимость V(S_д) для трёх значений уклонов указанных в п. 1. Построения осуществляют следующим образом, на кривой замедляющих сил отмечают точки соответствующие средним значениям скоростей использующего скоростного интервала 10 км/ч. Через эти точки из точки "М" на оси замедляющих сил соответствующей крутизне проверяемого уклона проводим лучи. При этом точка "М" называется полюсом построения.

4. В тех же координатных осях строят зависимость V(S_п) построения выполняют по двум точкам. При скорости равной нулю и S_п=0 и при максимальной скорости.

5. В точке пересечения двух зависимостей дадут значения допустимых значений скоростей движения по соответствующим уклонам.

6. По результатам построений строят зависимость V_доп(i)

7. Результаты решения тормозной задачи учитывают при построении кривой скорости движения поезда с тем, что бы не превысить допустимую скорость.

Графики зависимостей скорости от удельных замедляющих сил приведены в Приложении 2, а значения допустимых скоростей в Приложении1.

6. Построение кривой скорости движения поезда

1. Задаются первым приращением скорости и на кривой ускоряющих сил отмечают точку "А" соответствующую средней скорости с которой поезд будет следовать на первом отрезке пути. На точки А и О накладывается линейка, а затем с помощью прямоугольного треугольника проводится прямая О1А1 под углом 90 градусов к прямой ОА до пересечения с горизонталью соответствующей приращению скорости. Приращение скорости равно при исследовании электровоза под током в режиме тяги до расчётной скорости не более 10 км/ч, ниже расчётной не более 5 км/ч.

2. Затем задаются вторым приращением скорости и аналогично строится отрезок А1В1, перпендикуляр при этом проводят через последующую построенную точку и т.д. Такой порядок построения используют при движении поезда по прямому участку пути.

3. При подходе к перелому профиля, чаще всего последняя точка построения для данного элемента профиля, попадает за его пределы, т.е. оказываются на следующем элементе с другим уклоном построения повторяются при уменьшении приращения скорости.

4. При движении поезда по подъёму удельная ускоряющая сила уменьшается на значение сопротивления движения от уклона. Кривая ускоряющих сил сместится в право на это значение, что бы не перестраивать кривую ускоряющих сил заново на каждом новом подъёме начало координат условно переносят в лево на велечину подъёма. На спуске наоборот, ось сдвигается на право.

5. При подходе к новому элементу профиля пути необходимо определить установившуюся скорость на этом элементе, которую поезд может достигнуть на этом элементе профиля. Для определения установившейся скорости необходимо из точки расположенной на оси абсцисс и соответствующей уклону элемента провести вертикальную линию до пересечения с кривой ускоряющих сил. Ордината точки пересечения будет соответствовать установившейся скорости на этом уклоне. Если скорость с которой начинают построения для рассмотренного элемента профиля меньше установившейся скорости для этого элемента профиля, то скорость будет возрастать и приращение скорости нужно брать в сторону её увеличения и наоборот.

6. При движении поезда без тока на выбеге или в режиме торможения построения выполняют с использованием соответствующих кривых и делают отметки о смене режима.

7. При движении по затяжному спуску кривую скорости строят в виде пилообразной кривой переходя на торможение при достижении наибольшей допустимой скорости и на выбег при её снижении. В этом случаи П.Т.Р. разрешает кривую скоростей заменить горизонтальной линией проведённой ниже допустимой скорости на величину ?V которую берем в таблице.

8. При остановке поезда на конечной станции кривую скорости рекомендуется строить в обратном порядке начиная с скорости равной нулю и режима торможения. Пересечение этой кривой с кривой движения на выбеге перед остановкой определит точка начала торможения.

9. В соответствии с П.Т.Р. скорость поезда по входящим стрелкам станции на которой предусмотрена остановка не должна превышать допустимой т.к. кривая скорости изображающей движение центра масс поезда, скорость 50 км/ч должна выдерживаться не на рубеже, где располагаются стрелки станции, а на расстоянии длина поезда по полам от места расположения стрелок.

10. При построении кривой скорости необходимо: для наилучшего использования кинетической энергии поезда обеспечив наибольшую скорость к началу подъёмов; на спусках не превышать допустимую скорость.

11. Кривая построена в Приложении 1.

7. Построение кривой времени хода поезда по участку.

Рассмотрим построение кривой t(s).

Кривую скорости условно разбивают на отдельные отрезки:O-A, A-B, B-C, C-D и т.д., которые определяют, как правило точками перелома кривой v(s). В пределах каждого изменения скорости определяют среднее значение V_ср (точки a, b, c, d и т.д.), находящиеся в середине участков O-A, A-B, B-C, C-D и т.д. Затем откладывают от точки O влево отрезок ОК, равный ?, и через точку К проводят вертикальную линию КК`, на которую проектируют точки a, b, c, d и т.д. Полученные проекции a', b', c', d' и т.д. соединяют отрезками Oa', Ob', Oc', Od' сточкой О. К линейке, положенной на луч Oa'(точка а' характеризует V_ср первого промежутка изменения скорости), прикладывают треугольник и через точку О проводят прямую ОА', характеризующую время прохождения первого отрезка пути ?S₁. Второе звено кривой t(s) строят перпендикулярно линии Ob' из точки А' в пределах отрезка пути ?S₂ и т.д. Построив отрезки остальных элементов, получают кривую времени для перегона. Общее время, соответствующее пройденному пути, определяют по оси ординат. Кривая построена в Приложении 1.

8. Построение кривой токопотребления поезда

9. Расчёт расхода электроэнергии

где n- количество прямолинейных участков в кривой токопотребления между переломами.

?t_i- время хода поезда по участку пути на котором поезд потребляет

средний ток.

A``=0,03*A`

Удельный расход энергии показывает какое количество энергии необходимо для перевозки 1тонны груза на 1 км.

Результаты вычисления сводят в таблицу (Таблица 4):

Удельный расход электроэнергии входит в допустимый интервал(q=17).

10. Расчёт на ЭВМ

TRELN v. 1.5 02-06-2003 c. 0

\COPII S\МОИДОК~2\ЭЛЕКТР~2\NORD\NORD\TRELN\kurs.pfs

Дорога:

Участок: 0й км - 36й км

Поезд: Q = 3342 т, электровоз ВЛ80с , секций 2

-------------------------------------------------------------------------------

Перегон | Длина, | Оста- | Время хода, мин | Расход энергии

| км | новки | полн. | п.током | акт, кВт.ч | полн, кВА.ч

-------------------------------------------------------------------------------

0.0 - 36.5 36.48 * 34.3 24.9 1757.3 2108.3

-------------------------------------------------------------------------------

Макс. перегрев обмоток двигателя 51 гр. на km 17.17

Макс. ток поезда 337 A на km 0.56

Вывод

В данной курсовой работе мы произвели тяговый расчет, включая комплекс способов и приёмов определения массы состава, скорости движения и времени хода по перегону, расход электроэнергии на тягу, решение тормозной задачи. Так же приняли основные нормы для тягового расчёта: данные для сопротивления движению подвижного состава, силы нажатия тормозных колодок, коэффициент трения колодок, коэффициент сцепления колёс локомотивов и вагонов с рельсами при тяге и торможении, конструктивные и допустимые значения скорости движения, расчётные значения силы тяги и скорости локомотивов на подъёме, силы тяги при трогании с места.

Список литературы

1. Астахов П.Н., Гребенюк П.Т., Скворцова А.И. Справочник по тяговым расчётам. М.: Транспорт, 1973. 256 с.

2. Гребенюк П. Т., Долганов А. Н., Скворцова А. И. Тяговые расчёты: Справочник. / Под ред. П.Т. Гребенюка. - М.: Транспорт, 1987. - 272 с.

3. Правила тяговых расчётов для поездной работы. М.: Транспорт, 1985. 287с.

Содержание

• Задание на тяговый расчет 2
• Исходные данные 3
• Введение 4
• 1. Расчёт массы состава 6
• Расчет массы состава: 8
• 2. Проверка массы состава 9
• Проверка массы состава на преодоление скоростного подъема. 9
• Проверка массы состава на возможность трогания с места 11
• Проверка массы состава по длине приемоотправочных путей станции 12
• 3. Спрямление и приведение профиля пути 14
• 4. Расчёт и построение диаграмм удельных равнодействующих сил 18
• Расчёт при скорости равной нулю 20
• Расчёт при скорости равной 100 21
• 5. Решение тормозной задачи 27
• 6. Построение кривой скорости движения поезда. 30
• 7. Построение кривой времени хода поезда по участку. 33
• 8. Построение кривой токопотребления поезда 34
• 9. Расчёт расхода электроэнергии. 35
• 10. Расчёт на ЭВМ 37
• Вывод 39
• Список литературы 40