Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Початкові дані до розрахунку

Локомотив	2ТЭ10М
Склад поїзда в% по масі: - 8-осних вагонів - 6-осних вагонів - 4-осних вагонів	10 2 88
Маса вагону брутто, т - 8-осного - 6-осного - 4-осного	164 128 88
Гальмівних осей в складі, %	96
Довжина приймально-відправних колій , м	1250
Гальмівні колодки	композиційні

Таблиця 1.1. Заданий профіль колії

Номер елементу	Крутизна ухилу, ‰	Довжина елементу, м	Криві (радіус і довжина в м)	Роздільні пункти
1	0,0	1800		Ст. А
2	-1	800
3	-4	1000	R= 900, Sкр= 400
4	0	1400	R=1500, Sкр= 650
5	-9	7500
6	-10,5	1500
7	0	650	R=800, Sкр=300
8	5	900
9	1	1300
10	2	2000		Ст. К
11	0	900
12	-3	1000
13	0	750	R=1200, Sкр= 450
14	11	2000
15	9	7500
16	1,5	800	R=975, Sкр=400
17	0	1600
18	-4	2750
19	-3	850
20	-1,5	1750		Ст. Е

2. Аналіз профілю колії і вибір величини розрахункового підйому

Розрахунковий підйом - це найбільш важкий для руху в даному напрямку елемент профілю колії, на якому досягається розрахункова швидкість, що відповідає розрахунковій силі тяги локомотива. Якщо найкрутіший підйом дільниці достатньо довгий, то він приймається за розрахунковий. Якщо ж найбільш крутий підйом заданої дільниці має невелику протяжність і перед ним розташовані «легкі» елементи профілю (спуски, площадки), на яких поїзд може розвинути високу швидкість, то такий підйом не може бути прийнятий за розрахунковий, оскільки поїзд подолає його за рахунок накопиченої кінетичної енергії. В цьому випадку за розрахунковий варто прийняти підйом меншої крутизни, та більшої протяжності, на якому може бути досягнута рівномірна швидкість.

На заданому профілі розрахунковий підйом - елемент №15 ‰,

S = 7500 м, швидкісний - елемент №14  ‰, S = 2000 м.

3. Визначення маси складу по вибраному розрахунковому підйому

Маса складу - один з найважливіших показників роботи залізничного транспорту. Збільшення маси складу дозволяє підвищити перевізну здатність залізничних ліній, зменшити витрату пального і електричної енергії, знизити собівартість перевезень.

Тому масу вантажного складу визначають виходячи з повного використання тягових і потужностних якостей локомотива.

Для вибраного розрахункового підйому масу складу в тонах порахуємо за формулою:

, (3.1)

де Н - розрахункова сила тяги локомотива;

Р=276 т - розрахункова маса локомотива;

- основний питомий опір локомотива, Н/кН;

- основний питомий опір складу, ;

- крутизна розрахункового підйому, ‰;

g - прискорення вільного падіння; м/с².

Величини і визначають для розрахункової швидкості локомотива  км/год.

Розрахункова швидкість, розрахункова сила тяги, маса локомотива та інші розрахункові нормативи, взяті з [2].

Основний питомий опір локомотива в Н/кН в залежності від швидкості на режимі тяги (при русі під струмом) підрахуємо за формулою:

. (3.2)

Для розрахункової швидкості:

Н/кН.

Основний питомий опір складу в Н/кН визначають за формулою:

, (3.3)

де - відповідно долі 4 - 6- і 8-вісних вагонів в складі за масою;

- основний питомий опір 4-вісних вантажних вагонів, Н/кН;

- при підшипниках ковзання

, (3.4)

- при роликових підшипниках

, (3.5)

в нашому випадку:

; (3.6)

- основний питомий опір 6-вісних вантажних вагонів, Н/кН:

; (3.7)

- основний питомий опір 8-вісних вантажних вагонів, Н/кН:

, (3.8)

де - маса, яка припадає на одну колісну пару відповідно 4-, 6- і 8-вісного вагона, т/вісь,

, (3.9)

де - маса брутто відповідно 4-, 6- і 8-вісного вагона, т;

т/вісь;

т/вісь;

т/вісь;

Н/кН;

Н/кН;

Н/кН;

Н/кН;

Н/кН.

Н/кН.

т.

Згідно [1] маса округлюється до 50 або 100 т. Приймаємо 4700 т.

4. Перевірка розрахованої маси складу на проходження підйомів більшої, ніж розрахунковий крутизни за рахунок накопиченої кінетичної енергії

Дана перевірка виконується аналітичним методом за наступною формулою:

, (4.1)

де - швидкість на початку підйому, вибирається з умов підходу до елементу, який перевіряється. Згідно [2] приймемо км/год;

- швидкість в кінці підйому, що перевіряється. Ця швидкість повинна бути не менше розрахункової, тобто повинна дотримуватись умова . Приймемо км/год.

Питому силу тяги і питомий опір в межах вибраного інтервалу зміни швидкостей приймемо для середньої швидкості інтервалу, який розглядається:

колія підйом крутизна локомотивний

, (4.2)

км/год.

Питомі сили вираховують за формулами в Н/кН:

, (4.3)

. (4.4)

Значення сили тяги локомотива для середньої швидкості визначимо за тяговою характеристикою локомотива. Для тієї ж середньої швидкості визначимо основний питомий опір локомотива за формулою (3.2), і основний питомий опір складу за формулою (3.3) з використанням формул (3.4) - (3.9).

Н/кН;

Н/кН;

Н/кН;

Н/кН;

Н/кН;

Н/кН;

Н/кН;

Н/кН;

Н/кН;

м.

Довжина швидкісного підйому =2000 м. Тобто нерівністьвиконується: 2666 м > 2000 м і поїзд надійно подолає швидкісний підйом.

5. Перевірка можливості рушання поїзда з місця при зупинках на роздільних пунктах (станціях)

Перевірка виконується за формулою:

(5.1)

де - сила тяги локомотива при рушанні складу з місця, =797550 Н;

- крутизна найбільш важкого елементу на роздільних пунктах (станціях) заданої ділянки, = + 2,0 ‰;

- питомий опір поїзда при рушанні з місця (на площадці), Н/кН;

, (5.2)

де і - питомі опори при рушанні з місця відповідно для 4-вісних вагонів на підшипниках кочення і на підшипниках ковзання;

і - відповідно долі 4-вісних вагонів з підшипниками кочення і підшипниками ковзання, ; .

Для вагонів на підшипниках кочення

. (5.3)

Для вагонів на підшипниках ковзання

, (5.4)

де - маса, що приходиться на одну колісну пару для даної групи вагонів;

Н/кН;

Н/кН;

Н/кН;

Н/кН;

Н/кН;

т.

Маса складу , отримана за умовами рушання з місця, повинна бути не менше маси складу Q, визначеної за розрахунковим підйомом, тобто повинна виконуватись умова . Ця умова виконується - 21877 т > 4700 т.

Для перевірки маси складу на рушання з місця була вибрана станція, розташована на найбільш важкому елементі, тому рушання складу з місця і розгін поїзда забезпечені на всіх роздільних пунктах дільниці.

6. Перевірка маси складу по довжині приймально-відправних колій роздільних пунктів

Для виконання цієї перевірки необхідно визначити число вагонів в складі, довжину поїзда і порівняти довжину з заданою довжиною приймально-відправних колій станцій.

Число вагонів в складі вантажного поїзда:

а) 4-вісних:

; (6.1)

вагонів

б) 6-вісних:

; (6.2)

вагона

Приймаємо вагон.

в) 8-вісних

; (6.3)

вагона

Довжини вагонів приймаються рівними: 4-вісного - 15 м, 6-вісного - 17 м, 8-вісного - 20 м. Загальна довжина поїзда:

, (6.4)

де 10 м - запас довжини на неточність встановлення поїзда;

м.

Перевірка можливості встановлення поїзда на приймально-відправних коліях виконується за співвідношенням:

, (6.5)

де - довжина приймально-відправних колій, = 1250 м;

826 м < 1250 м.

Нерівність виконується. Можна зробити висновок, що поїзд нормально розміститься на приймально-відправних коліях.

7. Спрямлення профілю колії

Для підвищення точності результатів тягових розрахунків, а також для скорочення об'єму останніх і, відповідно, часу на їхнє виконання, необхідно спрямити профіль колії.

Спрямлення профілю полягає в заміні двох або кількох суміжних елементів поздовжнього профілю колії одним елементом, довжина якого рівна сумі довжин елементів, що спрямляються тобто:

, (7.1)

а крутизна вираховується за формулою

, (7.2)

де - крутизна елементів дільниці, що спрямляється.

Щоб розрахунки швидкості і часу руху поїзда по дільниці були достатньо точними, необхідно виконати перевірку можливості спрямлення групи елементів профілю за формулою:

, (7.3)

де - довжина елемента, що спрямляється, м;

- абсолютна величина різниці між ухилом спрямленої дільниці і ухилом елемента, що перевіряється, ‰, тобто .

Перевірці за формулою (7.3) підлягає кожний елемент групи, що спрямляється. Чим коротші елементи групи, яка спрямляються, і чим ближчі вони по крутизні, тим більш вірогідно, що перевірка їх по умові (7.3) виявиться сприятливою.

Криві на спрямленій дільниці замінюються фіктивним підйомом, крутизна якого визначається за формулою

, (7.4)

де і - довжина і радіус кривих в межах спрямленої ділянки, м.

Крутизна спрямленої ділянки з урахуванням фіктивного підйому від кривої

. (7.5)

Знак крутизни фіктивного підйому від кривої завжди додатній.

Об'єднувати в групу для спрямлення варто лише близькі по крутизні елементи профілю одного знаку. Горизонтальні елементи (площадки) можуть включатися в групи, що спрямляються як з елементами, які мають додатній знак крутизни, так і з елементами від'ємної крутизни. Елементи, на яких розташовані роздільні пункти, не спрямляються.

На варто включати в групи елементів, що підлягають спрямленню, розрахунковий підйом, а також крутий підйом, для якого виконувалась перевірка можливості подолання його поїздом із врахуванням накопиченої на попередніх елементах кінетичної енергії. Спрямлений профіль повинен зберегти характерні особливості дійсного профілю в розумінні розташування підвищених і понижених точок.

Результати розрахунків по спрямленню заданого профілю колії записуються в таблицю 7.1.

Елементи 2, 3: i₂ = -1,0% 0; S₃ =800 м; i₃ = -4,0% 0; S₄ =1000 м;

S_с = 800 +1000 = 1800 м;

;

, ;

м - задовольняє нерівності;

м - задовольняє нерівності.

Фіктивний підйом від кривої:

‰.

Сумарна крутизна:

-2,67+0,17 = -2,5 ‰.

Елементи 7, 8: i₇ = 0% 0; S₇ =650 м, i₈ = 5% 0; S₈ = 900 м;

S_с = 650 +900 =1550 м;

;

; ;

м - задовольняє нерівності;

м - задовольняє нерівності.

Фіктивний підйом від кривої:

‰.

Сумарна крутизна:

2,9+0,17 = 3,07 ‰

Елементи 11, 12, 13:

i₁₁ = 0,0% 0; S₁₁ = 900 м; i₁₂ = -3,0% 0; S₁₂ = 1000 м; i₁₃ = 0,0% 0; S₁₃ = 750 м;

м;

‰;

- задовольняє нерівності;

- задовольняє нерівності;

- задовольняє нерівності.

Фіктивний підйом від кривої:

‰.

Сумарна крутизна:

-1,13+0,1 = -1,03 ‰.

Елементи 16, 17:

i₁₆ = 1,5% 0; S₁₆ = 800 м, i₁₇ = 0% 0; S₁₇ = 1600 м;

S_с = 800 + 1600 =2400 м;

;

; ;

м - задовольняє нерівності;

м - задовольняє нерівності.

Фіктивний підйом від кривої:

‰.

Сумарна крутизна:

0,5 + 0,12 = 0,62 ‰.

Елементи 18, 19: i₁₈ = - 4% 0; S₁₈ = 2750 м, i₁₉ = -3% 0; S₈ = 850 м;

S_с = 2750 + 850 =3600 м;

;

; ;

м - задовольняє нерівності;

м - задовольняє нерівності.

Елемент №4

Фіктивний підйом від кривої:

‰.

Результати спрямлення заносимо в табл. 7.1.

Таблиця 7.1 - Результати спрямлення профілю колії

№ ел.	Крутизна елем. , ‰	Довжина елем. S, м	Криві	Довжина спрямленої дільниці , м	Крутизна спрямленої дільниці , ‰	Фіктивний під- йом від кривих , ‰	Сумарна крутизна спрямленої дільниці , ‰	№ спрямлених дільниць
			R, м	, м
1	0,0	1800			1800	0,0	0,0	0,0	1
2	-1	800			1800	-2,67	0,17	-2,5	2
3	-4	1000	900	400
4	0	1400	1500	650	1400	0	0,22	0,22	3
5	-9	7500			7500	-9	0	-9	4
6	-10,5	1500			1500	-10,5	0	-10,5	5
7	0	650	800	300	1550	2,9	0,17	3,07	6
8	5	900
9	1	1300			1300	1	0	1	7
10	2	2000			2000	2	0	2	8
11	0	900			2650	-1,13	0,1	-1,03	9
12	-3	1000
13	0	750	1200	450
14	11	2000			2000	11	0	11	10
15	9	7500			7500	9	0	9	11
16	1,5	800	975	400	2400	0,5	0,12	0,62	12
17	0	1600
18	-4	2750			3600	-3,76	0	-3,76	13
19	-3	850
20	-1,5	1750			1750	-1,5	0	-1,5	14

Довжина дільниці м.

8. Побудова діаграм питомих рівнодіючих сил

Для побудови діаграми питомих рівнодіючих сил попередньо складається таблиця для трьох режимів ведення поїзда по прямій горизонтальний дільниці.

а) для режиму тяги ;

б) для режиму холостого ходу ;

в) для режиму гальмування:

- при службовому регулювальному гальмуванні ,

- при екстреному гальмуванні .

Таблиця питомих рівнодіючих сил, (табл. 8.1) заповнюється для швидкостей від 0 до конструктивної через 10 км/год (1-й стовпчик); крім цього, в цей стовпчик вносяться величини швидкостей, що відповідають характерним точкам тягової характеристики заданого локомотива: швидкість виходу на автоматичну характеристику, розрахункова швидкість.

В 2-й стовпчик заносяться значення сили тяги локомотива для вказаних в 1-му стовпчику швидкостей. Значення сили тяги визначаються за розрахунковою тяговою характеристикою локомотива, яка приведена на рис. 8.1. Швидкості км/год (момент рушання поїзда з місця) відповідає значення сили тяги .

Основний питомий опір локомотива при русі під струмом визначається за формулою (3.2). Основний питомий опір складу для занесених в розрахункову таблицю швидкостей визначаються за формулою (3.3) з використанням формул (3.4) - (3.9).

Основний питомий опір локомотива на холостому ході (при русі без струму) для різних значень швидкості визначається за формулою:

Н/кн. (8.1)

Основний питомий опір усього поїзда (при слідуванні його по прямій горизонтальній колії) при русі локомотива на холостому ході (без струму) підраховують за формулою

. (8.2)

Питомі гальмівні сили поїзда в Н/кН вираховуються за формулою:

, (8.3)

де - розрахунковий коефіцієнт тертя колодок об колесо, для композиційних колодок:

, (8.4)

- розрахунковий гальмівний коефіцієнт складу в кН/кН;

(8.5)

де - число осей відповідно в групах 4-, 6- і 8-вісних вагонів складу: . (Значення і розраховані вище);

- розрахункові сили натиску гальмівних колодок відповідно на вісь 4-, 6-, 8-вісного вагона (при композиційних колодках кН/вісь);

- частка гальмівних осей в складі.

При визначенні розрахункового гальмівного коефіцієнту вантажних поїздів на спусках до 20 ‰ маса і гальмівні засоби локомотива не враховуються; це спрощує розрахунки і не понижує їхню точність.

Питома сповільнююча сила, яка діє на поїзд в режимі гальмування, Н/кН:

- при службовому регулювальному гальмуванні ;

- при екстреному гальмуванні .

Результати обчислень приведені в табл. 8.1.

За даними цієї таблиці побудовані по розрахункових точках діаграму питомих рівнодіючих сил для режиму тяги , режиму холостого ходу і режиму службового гальмування .

При побудові графічних залежностей використані масштаби що приведені в табл. 5 [2].

Користуючись побудованою діаграмою для визначеної маси складу і типу локомотива, можна аналізувати умови і характер руху поїзда на різних елементах профілю колії: визначати рівномірну швидкість руху поїзда на елементах різної крутизни, питому рівнодіючу силу на різних елементах в залежності від швидкості і т.д.

9. Гальмівна задача

Перед побудовою кривих швидкості і часу ходу поїзда по дільниці, розв'язується гальмівна задача, яка полягає в визначенні максимально допустимої швидкості руху поїзда по найкрутішому спуску дільниці при заданих гальмівних засобах і прийнятому гальмівному шляху. Гальмівний шлях повинен становити 1200 м для спусків, крутіших 6‰.

Згідно заданого профілю спуск найбільшої крутизни - елемент №6, .

Задача в курсовій роботі вирішується графічним способом.

Повний (розрахунковий) гальмівний шлях визначиться за формулою:

, (9.1)

де - шлях підготовки гальм до дії, на протязі якого гальма поїзда умовно приймаються недіючими (від моменту встановлення ручки крана машиніста в гальмівне положення до включення гальм поїзда);

- дійсний гальмівний шлях, на протязі якого поїзд рухається з діючими в повну силу гальмами.

Рівність (9.1) дозволяє знайти допустиму швидкість як величину, що відповідає точці перетину графічних залежностей підготовчого шляху і дійсного гальмівного шляху від швидкості руху поїзда на режимі гальмування. Порядок розв'язку гальмівної задачі приведений в [2].

На цей же графік наноситься залежність підготовчого гальмівного шляху від швидкості, яка розраховується за формулою:

, (9.2)

де - швидкість на початку гальмування, приймається км/год;

- час підготовки гальм до дії, с.

Цей час для автогальм вантажного типу залежить від кількості осей.

Кількість осей п в нашому випадку:

осей.

Тоді для складу більше 200 осей:

, (9.3)

де - крутизна ухилу, для якого розв'язується гальмівна задача, = - 10,5 ‰;

- питома гальмівна сила при початковій швидкості гальмування , = 48,4 Н/кН;

с,

 м.

Побудова залежності підготовчого гальмівного шляху від швидкості виконана на рис. 9.1.

В результаті графічної побудови отримали:

.

10. Побудова кривих швидкості та часу ходу поїзда

Побудова кривих швидкості і часу ходу поїзда виконується методом МШС, який викладений в [2].

У відповідності з ПТР при виконанні тягових розрахунків поїзд розглядається як матеріальна точка, в якій зосереджена вся маса поїзда і до якої прикладені зовнішні сили, які діють на поїзд. Умовно приймають, що ця матеріальна точка розташована в середині поїзда.

Крива швидкості будується для руху поїзда в одному (заданому) напрямку, виходячи з того, що поїзд відправляється зі ст. А, проходить без зупинки станцію К і робить зупинку на ст. Е. При цьому дотримується умова, що швидкість поїзда по вхідних стрілках станції А, на якій передбачена зупинка, у відповідності з ПТЕ не повинна перевищувати 50 км/год внаслідок можливого прийому на бокову колію для схрещування або обгону.

При побудові кривої необхідно врахувати обмеження найбільшої допустимої швидкості руху поїзда; в курсовій роботі прийняті наступні обмеження:

- конструкційна швидкість вантажних вагонів - 80 км/год (за наказом «Укрзалізниці»);

- найбільша допустима швидкість поїзда по міцності колії - 100 км/год;

- конструкційна швидкість локомотива - 100 км/год;

- найбільша допустима швидкість поїзда по гальмівних засобах - 95 км/год.

Максимально допустима швидкість руху поїзда при побудові кривої приймається як найменша з чотирьох перерахованих вище обмежуючих швидкостей - 80 км/год.

При побудові кривої виконана перевірка гальм; зниження швидкості становило 15 км/год.

11. Визначення часу ходу поїзда по перегону і технічної швидкості на ділянці

Після побудови кривої часу визначається час ходу по перегонах і технічна швидкість поїзда на ділянці.

Таблиця 11. Результат розрахунку часу ходу поїзда по перегонах

Перегони	Довжина, км	Час ходу, хв.
		розрахунковий	прийнятий для графіка руху
А-К К-Е	16,95 20,025	17,4 33,6	18 34
По дільниці	36,975	51	52

Технічна швидкість руху поїзда по дільниці визначиться за формулою:

, (11.1)

де і - відповідно час ходу поїзда по першому і другому перегонах, хв.;

- довжина дільниці, км (відстань між осями граничних станцій заданої дільниці);

.

12. Визначення часу ходу поїзда методом рівномірних швидкостей

Спосіб визначення часу ходу поїзда методом рівномірних швидкостей заснований на припущені про рівномірний рух поїзда по кожному елементі профілю. При цьому швидкість рівномірного руху на кожному елементі спрямленого профілю визначається за діаграмою питомих рівнодіючих сил для режиму тяги.

Для підйомів більшої крутизни, ніж розрахунковий, величину рівномірної швидкості приймаємо рівною розрахунковій швидкості . На спусках, коли рівномірна швидкість, визначена за діаграмою питомих сил для режиму тяги, виходить вищою за допустиму швидкість, приймаємо рівномірну швидкість на рівні максимально допустимої.

До часу ходу по перегонах, отриманому при розрахунках цим методом, потрібно додавати 2 хв. на розгін і 1 хв. на сповільнення в випадках рушання і розгону поїзда на станції і зупинці його на роздільному пункті дільниці. Всі розрахунки зведені в таблицю 12.1.

(12.1)

хв.

Відхилення часу ходу поїзда, що порахований даним способом від значення, яке розраховано в п. 10 пояснюється нерівномірністю профілю, наявністю значної кількості різних за крутизною і довжиною елементів.

13. Визначення витрати дизельного палива тепловозом

Витрата дизельного палива тепловозом визначається за формулою

, (13.1)

де = 16,8 кг/хв - витрата дизельного палива тепловозом на режимі тяги, [1];

= 38,2 хв - сумарний час роботи тепловоза на режимі тяги;

= 0,76 кг/хв - витрата дизельного палива тепловозом без струму, [1];

= 12,8 хв - сумарний час роботи тепловоза на режимі холостого хода та гальмування;

Питома витрата дизельного палива на вимірник визначається за формулою:

, (12.2)

де - маса складу, т;

- довжина дільниці, км;

кг/10⁴ ткм.

Питома витрата умовного палива в кг/10⁴ ткм:

, (12.3)

де Э =1,43 - еквівалент дизельного палива;

кг/10⁴ ткм.

Список літератури

1. Подвижной состав и тяга поездов. Задание на курсовую работу. Н.М. Хуторянский. М.: ВЗИИЖТ, 1991. 52 с.

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

3. Подвижной состав и тяга поездов / Под ред. докт. техн. наук, проф. М.А. Фуфрянского и канд. техн. наук, доц. В.В. Деева. М.: Транспорт, 1979. 368 с.

4. Осипов С.И. Основы электрической и тепловозной тяги. М.: Транспорт, 1985.

Размещено на Allbest.ru