Подвижной состав и тяга поездов

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

«Подвижной состав и тяга поездов» есть научная дисциплина, способствующая разрешению таких важнейших вопросов, как выбор типа локомотива и его основных параметров, расчёт веса состава, времени хода поезда по перегонам и оптимальных режимов вождения поездов; расчёт тормозов; определения расхода воды, топлива, электроэнергии; обоснование требований к вагонному и путевому хозяйству с точки зрения уменьшения сопротивления движению. Это далеко неполный перечень вопросов, комплекс которых и составляет содержание курса теории тяги поездов и его прикладной части - тяговых расчётов.

В данном курсовом проекте мы проанализировали заданный профиль, определили массу состава, проверили ее на прохождение подъёмов большей крутизны, чем расчетный, проверили полученную массу на трогание с места и по длине приемо-отправочных путей, смягчили заданный профиль, и построили по нему кривые скорости (методом Липеца) и времени (методом Лебедева), определили расход дизельного топлива при прохождении по данному участку.

1 Анализ профиля пути и выбор расчётного подъёма

Расчётный подъём - наиболее трудный для преодоления элемент профиля пути на котором скорость локомотива с составом не должна опускаться ниже расчётной.

Выбираем расчетный подъем iр в зависимости от типа профиля для каждого перегона. В качестве руководящего подъёма берём элемент пути с длиной элемента =5000м и уклоном =+8,0‰.

Расчётный подъём при наличии кривой определяется по формуле:

, [2.c.7]

где - уклон расчетного подъема , ‰ ;

- дополнительно удельное сопротивление подвижного

состава при движении по кривой, определяется по

формулам ПТР [Й, п. Й.2.7].

Из анализа профиля пути следует, что за расчетный необходимо принять подъем большей протяженности, который с учетом дополнительного сопротивления от кривой [2, с.8]

‰ .

Принимаем ‰ .

2. Определение массы состава

Масса состава - один из важнейших показателей работы железнодорожного транспорта. Увеличение массы состава позволяет повысить провозную способность железнодорожных линий, уменьшить расход топлива и электрической энергии, снизить себестоимость перевозок. Поэтому массу грузового состава определяют исходя из полного использования тяговых и мощностных качеств локомотива.

Массу состава определим по формуле:

[2.c.7]

где Fкр - расчетная сила тяги локомотива, Н; F кр =506000 Н;[1]

Р ? расчётная масса локомотива, т; Р=276 т; [1]

удельное сопротивление движению локомотива, Н/т;

основное удельное сопротивление движению состава, Н/т;

iр ? расчетный подъем, 0/00.

В соответствии с ПТР [1], основное удельное сопротивление движению локомотива:

где Vр - расчетная скорость движения локомотива, км/ч; Vр=23,4 км/ч.

Н/т.

Основное удельное сопротивление движению состава для 4-х и 8-и осных вагонов на звеньевом пути соответственно:

а) для четырехосных вагонов на роликовых подшипниках:

, Н/т; [1]

б) для восьмиосных вагонов на роликовых подшипниках:

, Н/т; [1]

Где - осевая нагрузка соответственно четырёх и восьмиосных вагонов, т/ось.

;

;

где , ? соответственно масса вагонов брутто четырёх, шести и восьмиосных.

Основное удельное сопротивление состава:

б б , Н/т

где б ? доли четырёх и восьмиосных вагонов в составе поезда.

т/ось;

т/ось;

Н/т;

Н/т;

Н/т.

Подставляя полученные значения в формулу, находим

т.

В соответствии с ПТР принимаем массу состава Q = 4950т.

3 Проверка массы состава на прохождение подъёмов большей крутизны, чем расчётный с учётом накопления кинетической энергии

Проверку выполняем путем аналитической интерпретации уравнения движения поезда с помощью выражения:

[2.c.10]

где - удельная замедляющая сила на рассмотренном интервале скорости, Н/т;

Значение берем из [1].

Н/т.

Значение определяем по формуле:

Н.

Н/т.

Н/т.

Н/т.

Значение определяем по формуле:

Н.

Значение определяем по формуле:

Н;

Н;

Н/т;

Н/т;

м.

По такому способу производится расчёт и далее. Результаты расчета сведем в таблицу 3.1

Таблица 3.1- Результаты проверки массы состава на прохождение скоростного подъема за счет кинетической энергии

90-80	85	148000	49	13524	22,29	110336	123860	24140	4,6	-95,4	742	742
80-70	75	168000	43,4	11978	19,8	98010	109988	58012	11,1	-88,9	703	1445
70-60	65	192000	35,2	9715	17,6	87120	96835	95165	18,2	-81,8	662	2107

Так как м > м, то поезд преодолеет подъем и скорость его не опустится ниже расчетной.

4 Проверка массы состава на трогание с места

Массу состава проверяют по условиям трогания поезда на остановочных пунктах по формуле:

, [2.c.11]

где ? сила тяги локомотива при трогании, Н; =813000 Н; [1]

? удельное сопротивление движению при трогании поезда, Н/т;

? уклон элемента профиля на котором происходит трогание,

; =0.

Удельное сопротивление при трогании определяется по формулам:

Для подвижного состава на роликовых подшипниках:

=,

Удельное сопротивление состава при трогании с места:

При =813000 Н [Й, табл.24]; P=276 т имеем:

т.

Так как, Qтр=7022 т>Q=4950 т, то заданный локомотив сможет тронуть с места рассчитанную массу состава на любом остановочном пункте данного профиля.

5 Проверка массы поезда по длине приёмоотправочных путей

Масса состава, рассчитанная по наиболее трудному элементу продольного профиля пути, прошедшая проверки на прохождение более крутого, чем расчетный, подъема и на трогание поезда, может оказаться, тем не менее, слишком большой для того, чтобы поезд уместился в пределах приемо-отправочных путей. Для проверки следует определить длину поезда:

м, [2.c.12]

где lл - длина локомотива, м; lл =34 м; [1]

lс - длина состава, м;

10 - допуск на неточность установки поезда, м.

Количество однотипных вагонов в составе:

.

где - доля массы i-й группы однотипных вагонов в общей массе состава поезда;

- средняя масса вагонов (брутто) для i-й группы однотипных вагонов.

Принимаем:

Тогда длина состава равна:

;

lс = м.

Длина поезда:

м.

Так как =898 м больше м., то очевидно, что поезд не вместится на приемо-отправочных путях станции и поэтому массу состава следует уменьшить.

Принимаем Q=4700. Тогда:

Тогда длина состава равна:

lс = м.

Длина поезда:

м.

Так как =849 м меньше м., то очевидно, что поезд вместится на приемо-отправочных путях станции.

6 Спрямление профиля пути

Уклон спрямленного элемента определяем по формуле:

[2.c.17]

где - уклон спрямленного элемента, ‰

- длина спрямляемого элемента, м;

- длина спрямленного элемента, м.

Для количественной оценки возможности спрямления профиля вводят условие:

где =- абсолютное значение разности между уклоном спрямленного участка и действительного значения уклона i-ого элемента, входящий в спрямляемый участок, ‰;

Кривые, имеющиеся на элементах спрямляемого профиля, учитываем с помощью зависимости:

Окончательный уклон спрямленного участника, на котором расположены кривые:

При спрямлении учитываем условия:

Спрямляем элементы одного знака и 0

Не спрямляем:

Расчетный, максимальный подъем, максимальный спуск и элементы, на которых располагаются станции.

Результаты спрямления профиля пути приведем в виде таблицы.

Таблица 6.1 _ Спрямление профиля пути

№ элемента	Длина, м	Уклон, ‰	Кривые	м	‰	‰	‰		Номер спрямляемого элемента	Примечание
			м	м
1	2000	0,0				2000	0,0	0,0	0,0		1	Ст. А
2	1400	+2,0	800	400		4900	2	0,1	2,1		2
3	600	0,0								1000
4	1600	+3,0	1000	500						2000
5	800	0,0								1000
6	500	+4,0								1000
7	700	0,0	1200		15	2300	-1,3	0,2	-1,1	1538	3
8	1000	-3,0	900	300						1176
9	600	0,0								1538
10	4800	-8,0	1500	700		4800	-8,0	0,1	-7,9		4
11	2400	0,0				2400	0,0	0,0	0,0		5	Cт. B
12	1000	-10,0				1000	-10	0,0	-10		6
13	500	0,0	850	250		500	0,0	0,4	0,4		7
14	1500	+10,0				1500	10,0	0,0	+10		8
15	400	0,0				400	0,0	0,0	0,0		9
16	5000	+8,0	1500		28	5000	8,0	0,1	8,5		10
17	1500	+5,0				3200	4,4	0,1	4,5	3333	11
18	300	0,0								455
19	800	+6,0								1250
20	600	+3,0	700	250						1429
21	2000	0,0				2000	0,0	0,0	0,0		12	Ст. C
22	300	-1,5	840	160		2950	-1,3	0,2	-1,1	10000	13
23	300	-2,5								1667
24	400	0,0	750	200						1538
25	400	-3,6	640	150						870
26	1000	0,0								1538
27	550	+2,0								2857
28	650	+3,5	550		15	1200	1,9	0,2	2,1	1250	14
29	550	0,0								1053
30	850	-6,0				1350	-3,8	0,2	-3,6	909	15
31	500	0,0	1500		20					526
32	1500	-7,0	2500	750		1500	-7,0	0,1	-6,9		16
33	2300	0,0				2300	0,0	0,0	0,0		17	Ст. D

Приведем пример спрямления участка на основании элементов № 2,№ 3,№ 4,№ 5 и № 6.

Длина спрямленного участка вычисляется по формуле:

(34)

где - длины соответствующих элементов спрямляемого участка, м;

м;

Уклон спрямленного элемента:

‰.

Для учета на профиле кривых:

‰.

Определяем окончательный уклон:



‰.

Определим, удовлетворяют ли значения длин наших элементов условию возможности спрямления:

м;

м;

м;

м;

м.

Так как условие возможности спрямления выполнилось, значит, элементы №2,№3,№4,№5,№6 можно спрямить.

Аналогичным образом производятся спрямления других элементов.

7 Расчет и построение диаграммы удельных равнодействующих сил

Для построения диаграммы ускоряющих и замедляющих сил, необходимой для выполнения тяговых расчетов, выполняют вычисления, результаты которых сводят в таблицу. Вычисления обычно выполняют для трех режимов ведения поезда: режима тяги, режима холостого хода (выбега) и режима торможения (служебного и экстренного).

Порядок заполнения таблицы следующий.

Первые два столбца таблицы заполняют данными тяговой характеристики локомотива. Шаг изменения скорости не должен превышать 10 км/ч. Кроме того, в таблицу необходимо внести значения, соответствующие характерным точкам тяговой характеристики. Такими значениями являются скорость перехода от ограничения по сцеплению (по току) на автоматическую характеристику, расчетная скорость и скорости изменения режима работы тяговых электродвигателей. Для тех значений скорости, при которых возможна работа на двух режимах работы тяговых электродвигателей, принимают среднее значение силы тяги.

В третьем и четвертом столбцах помещают значения основного удельного и полного сопротивления движению локомотива при движении в режиме тяги.

Для вычисления основного удельного сопротивления движению состава предварительно рассчитывают основное удельное сопротивление движению каждой из входящих в состав групп вагонов.

,
.

Затем выполняют расчеты и заполняют столбцы 10 - 13 для режима холостого хода (выбега).

Прежде чем перейти к расчету и заполнению столбцов 14 - 17 соответствующих режиму торможения определяют значение расчетного тормозного коэффициента

. [2.c.27]

где ?Кр - суммарное расчетное нажатие тормозных колодок, кН.

Суммарное расчетное нажатие тормозных колодок вычисляют по числу вагонов каждого вида (n4, n8), входящих в состав поезда, числу осей локомотива заданной серии (nл) и расчетному нажатию на одну тормозную ось для каждого вида вагонов и локомотива

где	Kрi	-	тормозное нажатие на одну ось единицы подвижного состава, кН/ось; Kр = 30 кН/ось - для грузовых гружёных вагонов, оборудованных стандартными композиционными колодками.

Если не все оси в составе тормозные, то это следует учитывать при вычислении суммарного нажатия тормозных колодок. С этой целью суммарное тормозное нажатие для состава умножают на коэффициент равный доле тормозных осей в составе.

При расчетах тормозной силы для грузовых поездов, движущихся на участках со спусками до 20 ‰, Правилами тяговых расчетов рекомендуется не принимать в расчет пневматические тормоза локомотива и его вес. Иначе говоря можно исключить P и слагаемое nлKрл .

В четырнадцатом столбце записывают значения расчетного коэффициента трения колодки , которые рассчитывают для значений скорости приведенных в первом столбце по следующей формуле (для композиционных колодок из материала 8-1-66)

	[2.c.31]

В пятнадцатом столбце таблицы записывают значения удельной тормозной силы, вычисленные по формуле

	(26)

В шестнадцатом столбце записывают значение равнодействующей сил, приложенных к поезду в режиме служебного торможения. Для грузовых поездов

	(27)

А в семнадцатом для экстренного торможения

	(28)

Рассчитаем действительный тормозной коэффициент

Расчёты приведены в таблице 7.1.

Построение графиков приведено на рисунке7.1 Таблица 7.1 - Ускоряющие и замедляющие усилия, действующие на поезд

Ускоряющие усилия	Замедляющие усилия
режим тяги	режим холостого хода	режим торможения
V, км/ч	Fк , Н	w'о , Н/т	W'о= w'оP , Н	w"о , Н/т	W"о= w"оQ , Н	Wо= W'о+ W"о , Н	Fк-Wо , Н	fк-wо= (Fк-Wо)/(P+Q) , Н/т	wх , Н/т	Wх= wхP , Н	Wх+ W"о , Н	wох , Н/т	кр	bт , Н/т	wох+0,5bт , Н/т	Wох+bт , Н/т
0,0	813000	19,0	5244	9,6	45120	50364	762363	153,3	24,0	6624	51744	10,4	0,360	576,0	298,4	586,4
5,0	738000	19,0	5244	9,6	45120	50364	687636	138,2	24,0	6624	51744	10,4	0,349	558,4	289,6	568,8
10,0	680000	20,3	5603	10,1	47470	53073	626927	126,0	25,5	7038	54508	11,0	0,339	542,4	282,2	553,4
15,0	639000	21,2	5851	10,4	48880	54731	584269	117,4	26,4	7286	56166	11,3	0,330	528,0	275,3	539,3
19,0	611200	22,0	6072	10,8	50760	56832	554368	111,4	27,4	7562	58322	11,7	0,324	518,4	270,9	530,1
20,0	578000	22,2	6127	10,9	51230	57357	520643	104,6	27,6	7618	58848	11,8	0,322	515,2	269,4	527,0
23,4	506000	23,0	6348	11,3	53110	59458	446542	89,7	28,5	7866	60976	12,3	0,317	507,2	265,9	519,5
27,5	441000	24,0	6624	11,6	54520	61144	379856	76,3	29,7	8197	62717	12,6	0,312	499,2	262,2	511,8
35,0	357000	26,2	7231	12,6	59220	66451	290549	58,4	32,1	8860	68080	13,7	0,303	484,8	256,1	498,5
38,0	331000	27,1	7480	12,9	60630	68110	262890	52,8	33,2	9163	69793	14,0	0,299	478,4	253,2	492,4
43,0	288000	28,8	7949	13,7	64390	72339	215661	43,3	35,2	9715	74105	14,9	0,294	470,4	250,1	485,3
50,0	251000	31,5	8694	14,8	69560	78254	172746	34,7	38,3	10571	80131	16,1	0,288	460,8	246,5	476,9
55,0	228000	33,6	9274	15,6	73320	82594	145406	29,2	40,6	11206	84526	17,0	0,284	454,4	244,2	471,4
62,5	200000	37,0	10212	17,1	80370	90582	109418	22,0	44,5	12282	92652	18,6	0,278	444,8	241,0	463,4
70,0	180000	40,7	11233	18,7	87890	99123	80877	16,3	48,9	13496	101386	20,4	0,273	436,8	238,8	457,2
80,0	156000	46,2	12751	21,0	98700	111451	44549	9,0	55,2	15235	113935	22,9	0,267	427,2	236,5	450,1
90,0	140000	52,3	14435	23,6	110920	125355	14645	2,9	62,3	17195	128115	25,7	0,262	419,2	235,3	444,9
100	122000	59,0	16284	26,5	124550	140834	-18834	-3,8	70,0	19320	143870	28,9	0,257	411,2	234,5	440,1

8 Графическое решение тормозной задачи

Полный тормозной путь состоит из подготовительного и действительного тормозного пути:

[2.c.34]

Подготовительный путь определяется по формуле:

где - скорость поезда в момент начального торможения, км/ч; =100 км/ч;

- время подготовки тормозов к действию, с.

Учитывая, что в действительности за время подготовки тормозов к действию скорость не постоянна, используют поправку, учитывающая величину уклона и тормозную силу. Так как у нас состав с количеством осей от 200 до 300 используем формулу:

[2.c.34]

где - приведенный уклон, ‰;

Рассчитаем время подготовки тормозов к действию для =0‰, -5‰,-10‰.

с;

с;

с;

м;

м;

м;

9 Определение времени хода поезда по участку способом равновесных скоростей

Этот способ предполагает следующие допущения:

скорость движения в пределах элемента спрямленного профиля пути постоянна и равна равновесной;

при переходе с одного элемента профиля на другой скорость движения поезда меняется мгновенно.

Равновесную скорость для каждого элемента профиля определяем по диаграмме удельных ускоряющих и замедляющих сил.

Если ограничения по конструкционной скорости подвижного состава, по тормозам или по состоянию пути оказываются меньше, то в качестве равновесной принимаем наименьшее из названных значений. На подъемах круче расчетного принимаем значение равновесной скорости .

Время хода по рассмотренному участку определяется по формуле:

[2.c.47]

где ,- поправки на разгон и замедление соответственно, мин.; =2 мин.; =1 мин.

Все расчеты сводим в табличную форму.

Таблица 9.1 - Определение времени хода поезда методом равновесных скоростей

Номер элемента	S, км	, ‰	, км/ч	t, мин.	Поправка на разгон и замедление
1	1,0	0,0	90	0,6	2
2	4,9	2,1	62	4,74
3	2,3	-1,1	90	1,5
4	4,8	-7,9	90	3,2
5	2,4	0	90	1,6
6	1	-10	87	0,69
7	0,5	0	90	0,33
8	1,5	10	20	4,5
9	0,4	0	90	0,27
10	5	8,1	25	12
11	3,2	4,5	40	4,8
12	2	0	90	1,3	(3)
13	2,95	-1,1	90	1,97
14	1,2	2,1	62	1,16
15	2	-3,6	90	1,3
16	1,5	-6,9	90	1
17	1,15	0	90	0,77
	41,73	3(6)

Найдем время хода без остановок:

мин;

Найдем время хода с учетом остановок:

мин.

10 Построение кривых скорости и времени

10.1 Построение кривой скорости

Построение кривой скорости осуществляем способом Липеца (МПС).

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 точка расположена в середине поезда.

Кривая скорости строится для движения поезда в одном (заданном) направлении, исходя из того, что поезд отправляется со ст. А, проходит без остановки станцию B и C и делает остановку на ст. D. Во втором случае поезд делает промежуточную остановку на станции С.

После трогания поезда осуществляется опробование тормозов (при достижении скорости 40-60 км/ч); снижаем скорость на 15-20 км/ч.

Проба осуществляется только на спуске либо на ровной площадке.

На кривой скорости делаем отметки о включении и выключении контролера (КВ, КО) и о включении и отпуске тормозов (ТД, ТО). При построении учитывается необходимые ограничения скорости движения:

конструкционная скорость локомотива (100 км/ч);

по состоянию пути и подвижного состава (90 км/ч);

по тормозным средствам (п. 8);

допустимая скорость при приеме на боковой путь (40 км/ч).

Так как результаты построения в дальнейшем используется при составлении графика движения поездов, то кривую скорости строим исходя из условия минимального времени преодоления участка.

10.2 Построение кривой времени

Кривой времени называют графическую зависимость времени движения поезда от пройденного пути . Ее строят на имеющемся листе миллиметровой бумаги с помощью построенной ранее кривой скорости.

Для построения кривой времени используем способ Лебедева.

Результаты построения в дальнейшем используем для составления графика движения поездов и определения расхода энергоресурсов. При построении используем следующий масштаб 1 см - 1 мин.

11 Определение времени хода поезда по перегонам и технической скорости движения

Среднюю техническую скорость движения поезда по участку определяем по формуле

где	L	-	длина участка, км.

Определения времени хода поезда по перегонам сведем в таблицу 11.1

Таблица 11.1 - Время хода поезда по перегонам

Перегон	Длина, км	По кривой времени	Принятое для графика движения
		без остановки	с остановкой	без остановки	с остановкой
A - B	14,2	13,6	13,6	17	17
B - C	13,8	23,9	24,9	19	19
C- D	9,15	6,8	8,8	9	12
По участку	37,15	44,3	47,3	45	48

Отсюда техническая скорость

Время хода поезда по участку A - D без остановки составляет 45 мин., а с остановкой 48 мин.

Оценка расхождения времени, полученного различными способами:

где -время движения поезда без остановки согласно таблице 11.1

где - время движения поезда с остановкой согласно таблице 11.1

без остановки

с остановкой

Таким образом, расхождение времени хода поезда по участку A-D, найденного графическим методом и методом равномерных скоростей, с остановкой и без остановки составляет 1,5% и 1,6% соответственно.

12 Определение расхода дизельного топлива

Для тепловоза расход дизельного топлива рассчитывается по формуле

, [2.c.64]

где - расход топлива, соответствующий скорости движения поезда при 15 позиции контроллера машиниста на i-м отрезке пути, для 2ТЭ10М

кг/мин,[1]; при разгоне в режиме тяги соответствует расход топлива =14,8 кг/мин.

- время движения поезда по i-му отрезку пути, мин;

- расход топлива тепловозом на холостом ходу, для М62 =0,76 кг/мин, [1];

- время работы дизеля на холостом ходу; мин;

Значение определяют по кривой времени с учетом разметки режимов.

кг,

кг;

Удельный расход топлива, кг/(104 ткм брутто)

. [2.c.66]

кг/(104 ткм брутто),

кг/(104 ткм брутто),

Удельный расход топлива обычно приводят к удельному расходу удельного топлива, кг/(104 ткм брутто)

,

где Э - эквивалент дизельного топлива; Э = 1,43.

кг/(104 ткм брутто),

кг/(104 ткм брутто)

Заключение

Для выполнения поставленной задачи нам необходимо было произвести тяговые расчеты, в ходе которых мы:

- определили массу состава, который можно провезти по данному участку с данным типом локомотива ;

- проверили массу состав на прохождение подъемов большей крутизны ;

- проверили полученную массу состава на трогание с места и по длине приемоотправочных путей ;

- выполнили спрямление профиля заданного участка ;

- построили диаграммы ускоряющих и замедляющих сил , действующих на поезд ;

- определили максимально-допустимую скорость на наиболее крутом спуске участка при заданных тормозных средствах поезда ;

- построили кривые скорости и времени способом МПС ;

- определили время хода поезда по перегонам и техническую скорость движения ;

- определили расход дизельного топлива .

Полученные знания и навыки несомненно пригодятся нам в нашей профессии.

Список использованной литературы:

тяга поезд путь

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

2.Френкель С.Я. Методические указания “Техника тяговых расчётов” - Гомель.:2004

3.Бабичков А.М. , Гурский П.А. Новиков А.П. Тяга и тяговые расчеты,- М.: Транспорт,1971

1. Размещено на www.allbest.ru