Тяговые расчеты для поездной работы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Колледж железнодорожного транспорта государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

Уральский государственный университет путей сообщения

Отделение 190304 ТЭПС ж/д

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине: Основы локомотивной тяги

на тему: Тяговые расчеты для поездной работы

Выполнил:

Берестовой. М.В.

Проверил:

Худояров Д.Л.

Екатеринбург, 2012 год



Содержание

Введение

1. Исходные данные и задание на работу

1.1 Общие данные

1.2 Индивидуальные данные

2. Содержание контрольной работы

2.1 Определение основных технических данных локомотива

2.2 Определение расчетной массы состава

2.3 Построение диаграммы удельных результирующих сил поезда

2.4 Определение допустимой скорости движения поезда на спусках

2.5 Построение кривых движения поезда



Введение

Тяга поездов - это научная дисциплина, изучающая процессы образования и изменения сил, действующих на поезд, а так же закономерности движения поезда под действием этих сил. Прикладную часть этой дисциплины называют «Тяговые расчеты». Нормативы расчетных величин и методики тяговых расчетов утверждаются МПС, имеют силу отраслевого стандарта и называются «Правила тяговых расчетов для поездной работы».

Результаты тяговых расчетов используются:

- при разработке графика движения поездов;

- при выборе типа локомотива или обоснования его основных эксплуатационных и тяговых характеристик;

- при изысканиях и проектировании железных дорог;

- при решении всех тех задач, которые связанны с повышением эффективности работы железнодорожного транспорта.



1. Исходные данные и задание на работу

1.1 Общие данные

- Участок А-Б-В имеет звеньевой путь.

- Расположение осей станционных путей следующее:

- ось станции А расположена в начале первого элемента;

- ось станции Б расположена в середине элемента № 13;

- ось станции В расположена в конце последнего элемента.

- Длина станционных путей - 1250 м.

- Допустимая скорость движения по состоянию путей:

- по перегонам - 80 км/ч;

- по станциям - 60 км/ч.

- Допустимый тормозной путь при экстренном торможении - 1200 м.

- Расчетный тормозной коэффициент поезда- 0,33.

- Тормозные колодки чугунные.

1.2 Индивидуальные данные

Вагонный состав поезда: Доля (по массе) восьмиосных (б₈) и четырехосных (б₄) вагонов в составе поезда:

б₈=0,2+0,02N = б₈=0,2+0,02•1=0,22

б₄=1- б₈ = б₄=1-0,22=0,78

Масса в тоннах, приходящихся на ось колесной пары, соответственно:

m₀₈=13+0,2N = m₀₈=13+0,2•1=13,2

m₀₄=15+0,2N = m₀₄=15+0,2•1=15,2



Где:

N - порядковый номер студента по списку.

Предупреждение об ограничении скорости на участке.

Километровая отметка начала действия предупреждения S_н.д.пр., км, (считать от оси промежуточной станции):

S_н.д.пр=3+0,2N = S_н.д.пр=3+0,2•1=3,2

Длина участка линии, где действует предупреждение L_пр., м.

L_пр=200 +40N = L_пр=200 +40•1=240

Допустимая скорость движения поезда по предупреждению V_{доп. пр}, км/ч.

V_{доп. пр}=25+N = V_{доп. пр}=25+1=26

Начальные условия:

Начальная километровая отметка участка S₀, км.:

S₀=520+100N = S₀=520+100•1=920

Скорость движения поезда в начале участка V₀, км/ч.:

V₀=5+N = V₀=5+1=6

Начальное значение времени движения поезда t₀, мин.:

t₀=0,3N = t₀=0,3•1=0,3



Время стоянки на промежуточной станции Т_ст, мин.:

Т_ст=5+0,2N = Т_ст=5+0,2•1=5,2

Вариант спрямленного профиля пути участка А-Б-В.

Таблица 1:

Номер элемента	1
	Lэ, м	i, ‰
1	800	-0,4
2	1300	0
3	1200	2
4	1700	4,5
5	2200	8
6	1200	4
7	1300	5
8	1500	6
9	2500	10
10	1400	2,2
11	1000	1
12	600	0,5
13	1500	0
14	800	-1,2
15	1400	0
16	1800	2,5
17	700	4,2
18	400	0
19	1400	-4
20	2200	-10
21	800	0
22	2500	11
23	1100	4,7
24	500	0
25	1600	-5,5
26	1000	-3
27	1500	0
Lуч, м	35.900



2. Содержание контрольной работы

2.1 Определение основных технических данных локомотива

Основные технические данные локомотива определяются по заданной серии локомотива ВЛ22м:

- сила тяги при трогании с места, F_{к тр}= 378, кН;

- расчетная сила тяги , F_{к р}=336, кН;

- расчетная скорость движения, V_р=36,8, км/ч;

- конструкционная скорость движения, V_к=75, км/ч;

- масса локомотива, m_л=132, т;

-длина локомотива, l_л=16, м;

- тяговая характеристика локомотива, F_к(V)

Тяговая характеристика локомотива ВЛ 22 м.

Таблица 2:

V,км/ч	Fк,кН
	ВЛ 22м
35	277
40	148
45	89
50	54
55	35
60	25
65	21
70	18
75	15

Ограничение тяговой характеристики локомотива по сцеплению F_сц, кН, вычисляется по выражению:

F_сц=9,81 ? m_л ? ш_к



Где:

ш_к- расчетный коэффициент сцепления.

Найдем коэффициент сцепления для расчетной скорости движения поезда (V_р):

ш_к=0,25+8/(100+20•V_р);

ш_к=0,25+8/(100+20•36,8) =0,25+8/786=0,259.

Определяем ограничение тяговой характеристики локомотива по сцеплению (F_сц):

F_сц=9,81•132•0,259=335 кН.

Аналогично определяем ограничение тяговой характеристики локомотива по сцеплению (F_сц) для диапазона скоростей:

Таблица 3:

V,км/ч	Fк.сц, кН
	ВЛ 22м
35	336
40	335
50	333
55	332
60	331
65	331
70	330
75	330

2.2 Определение расчетной массы состава

Расчет критической массы состава.

Критическая масса состава m_с.кр, т, определяется по мощности локомотива из условия движения поезда по расчетному подъему с установившейся (равномерной) скоростью при работе локомотива в расчетном режиме:



Где:

- расчетная сила тяги, Н;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

- удельное основное сопротивление движению локомотива при езде под током, Н/кН;

- расчетный подъем (11),‰;

- удельное основное сопротивление движению состава, Н/кН.

m_с.кр= = = 2588,219=2550 т.

За расчетный подъем принимаем один из наиболее крутых и один из наиболее длинных по протяженности подъемов, перед которыми отсутствуют достаточно легкие элементы профиля пути.

Последнее дает основание предположить, что этот подъем не может быть преодолен с использованием кинетической энергии движения поезда.

Из вышесказанного следует, что надежного метода выбора расчетного подъема нет, и поэтому правильность определения расчетного подъема может быть установлена только после построения кривой скорости движения поезда и оценки проследования выбранного подъема.

Для всех серий локомотивов величину рассчитывают по формуле:

=1,9+0,01•V+0,0003•V²

W₀'=1,9+0,01•36,8+0,0003•36,8² =1,9+0,368+0,406=2,674.

V -скорость движения, км/ч.

Для состава, сформированного из четырехосных вагонов, величину рассчитывают по формуле:



= б₄ ? б₈?

Где:

- удельное основное сопротивление движению четырехосных вагонов, Н/кН;

- удельное основное сопротивление движению восьмиосных вагонов, Н/кН.

W₀''=0,78•1,362+0,22•2,429= 1,06236+0,53438=1,597.

Удельное основное сопротивление движению груженых четырехосных и восьмиосных вагонов определяют по формулам:

= w?₀₄ = 0,7 + = 0,7+ = 1,36

w₀₈?=0,7+ = w?₀₈=0,7+ = 0,7 + = 2,42

Расчет критической массы состава выполнен при расчетной скорости движения поезда (V_р = 46,7 км/ч). Величины , , и просчитаны для всего диапазона скоростей движения и занесены в таблицу 1.

Проверка массы состава по отходе с места.

Масса состава, рассчитанная выше, должна быть меньше массы m_с.тр, полученной по формуле:

m_с.тр =F_{к. тр} / [g(w_тр + i_тр )] - m_л

m_с.тр = - 132 = - 132 = 28,756- 132

Где:

F_{к. тр}- сила тяги при трогании с места, Н;

m_с.тр - масса состава при трогании с места, т;

w_тр - удельное основное сопротивление движению при трогании с места, Н/кН;

i_тр - уклон участка пути, на котором происходит трогание поезда с места, ‰.

Удельное основное сопротивление движению при трогании поезда с места для вагонов на роликовых подшипниках определяется по формуле:

Где:

- масса, приходящаяся на ось вагона i-того типа, т.

= 28/ ( + 7)

= 28/(15,2+7) = 28/22,2 = 1,261.

=28/ ( +7)

=28/(13,2+7) = 28/20,2 = 1,386.

Для состава из четырехосных и восьмиосных вагонов определяют по выражению:

= •+ •

=0,78•1,26+0,22•1,39= 0,9828+0,3058=1,34.

Согласно ПТР масса состава проверяется на трогание с места на остановочных пунктах.

Проверка массы состава по размещению на станционных путях:

Длина поезда не должна превышать полезной длины приемоотправочных путей на участках обращения данного поезда (с учетом допуска 10 м на установку поезда).

Длина поезда l_п, определяется по формуле:

Где:

- длина состава, м;

- число локомотивов.

Масса вагона определяется по числу осей и массе, приходящейся на ось.

Если длина поезда оказалась больше длины приемно-отправочных путей, то необходимо массу состава уменьшить до величины, при которой длина поезда будет равна длине станционного пути.

Выбор расчетной массы состава:

Из трех значений масс состава, полученных выше, для дальнейших расчетов принимается ее наименьшее значение.

2.3 Построение диаграммы удельных результирующих сил поезда

Для получения в дальнейшем кривых движения поезда графическим способом необходимо предварительно рассчитать удельные результирующие силы, действующие на поезд при движении его по прямому и горизонтальному участку пути.

При этом удельные результирующие силы поезда рассчитываем и строим на графике в зависимости от скорости движения для всех трех возможных режимов ведения поезда:

- тяги-f_т,

- выбега- f_в,

- служебного механического торможения-f_сл.т.

Совместное графическое изображение этих зависимостей принято называть диаграммой удельных результирующих сил поезда.

В тяговом режиме:

f_т = f_к - w₀

f_т = 11,12-1,60=9,51.

В режиме выбега:

f_в = -1,63.

В режиме служебного механического торможения:

f_сл.т = - (0,5 b_т + w_ox)

f_сл.т = - (0,5•39,19+1,63) = -21,23.

Где:

f_к - удельная сила тяги, Н/кН;

w₀ - удельное основное сопротивление движению поезда при езде локомотива под током, Н/кН;

w_ox- удельное основное сопротивление движению поезда при езде локомотива без тока, Н/кН;

b_т- удельная тормозная сила при механическом торможении, Н/кН.

В свою очередь:

w₀=(m_л ? w'₀ + m_с ? w''₀)/(m_л + m_с)

w₀=(276•3,02+5400•1,55)/5676=(833,52+8370)/5676=9203,52/5676=1,62.

w_0x= (m_л ? w_x + m_с ? w''₀)/(m_л + m_с)



w_0x=(276•3,6+5400•1,55)/5676=9363,6/5676=1,64.

f_к=F_к/[(m_л +m_с) ? g]

f_к=453000/40554,54=11,12.

b_т = 1000ц_кр ? х_р

b_т=1000•0,118•0,33=39,19.

Где:

w_x- удельное основное сопротивление движению локомотива при езде без тока, Н/кН;

F_к - сила тяги локомотива, Н;

ц_кр - расчетный коэффициент трения колодок о бандаж;

х_р- расчетный тормозной коэффициент=0,33.

Для всех серий локомотивов:

w_x = 2,4+0,011•V_р+0,00035•V²_р

w_x=2,4+0,011•46,7+0,00035•46,7² =3,67.

Для чугунных тормозных колодок:

ц_кр=0,27(V_р+100)/(5•V_р+100)

ц_кр=0,27(46,7+100)/(5•46,7+100)=0,118.

Расчет удельных сил поезда выполнен при расчетной скорости движения поезда (V_р =46,7 км/ч).

Величины ,w_ох , f_к , b_т , w_x , f_т, f_в, f_сл.т и ц_кр просчитаны для всего диапазона скоростей движения и занесены в таблицу 1,а на листе миллиметровой бумаги построена диаграмма удельных результирующих сил поезда. При построении диаграммы рекомендуется пользоваться следующими масштабами:

- для скорости движения - m_v=2 мм/(км/ч);

- для удельных сил - m_f=12мм/(Н/кН).

Расчет значений удельных сил поезда выполняем для ряда скоростей движения в диапазоне от нуля до конструкционной скорости с интервалом 10 км/ч. В диапазоне скоростей движения от нуля до скорости выхода на характеристику полного возбуждения ПВ силу тяги принимаем равной силе сцепления.

Сопротивление движению локомотива и состава при скоростях 0 - 10 км/ч принимаем неизменным и равным его величине при скорости движения V=10 км/ч.

2.4 Определение допустимой скорости движения поезда на спусках

Определение допустимых скоростей движения поезда на спусках производится с целью недопущения проследования поездом участков пути, имеющих спуски, со скоростями движения, превышающими допустимые значения по тормозным средствам поезда.

Такая задача называется тормозной задачей и решается путем расчета режима экстренного торможения поезда, когда по заданным значениям тормозного пути S_т, профиля пути i_с и тормозным средством b_т определяется максимально допустимое значение скорости начала торможения V_нт.

Тормозной путьS_т, имеет две составляющие:

S_т = S_п + S_д

Где:

S_п - подготовительный тормозной путь, м;

S_д - действительный тормозной путь, м.

Путь S_п, пройденный поездом за время подготовки тормозов к действию находится по формуле:

S_п = 0,278•V_нт ? t_п

V_нт- скорость движения поезда в момент начала торможения, км/ч;

t_п -время подготовки тормозов к действию, с.

S_п = 0,278•46,7•14,78 = 191,93.

В зависимости от количества осей в грузовом составе N₀ время находят по одной из эмпирических формул:

- при N₀?200:

t_п = 7 -

- при 300? N₀>200:

t_п=10-

- при N₀>300:

t_п=12-

Где: i_с - уклон элемента профиля пути, ‰.

Уклон принимается в качестве самого крутого спуска.

Количество осей в составе определяется по формуле:

N₀ = 4n₄ + 8n₈



N₀=4•43,20 + 8•10,58 = 172,8 +84,64 = 257,44.

n_i =

= •i

n₄ = = = 43,20

=•4 =16•4= 64

= = = 10,58

=•8 = 14•8 = 112.

Время находим по формуле:

t_п=10-

t_п= 10- = 14,78.

Время подготовки тормозов к действию( t_п), подготовительный тормозной путь(S_п ) рассчитаны при расчетной скорости .

Расчеты значений подготовительного тормозного пути (S_п ), времени подготовки тормозов к действию ( t_п) выполнены для ряда скоростей начала торможения в диапазоне от 0 до 100 км/ч.

Зависимость действительного тормозного пути от скорости начала торможения S_д(V_нт) определяем путем решения графическим методом МПС основного уравнения движения поезда в режиме его экстренного торможения, когда удельная равнодействующая сила поезда f_экс.т равна:

f_экс.т = -b_т - w_0x

Значения b_т и w_0x находим по данным таблицы 1, а значение f_экс.т вычисляем по формуле.

Учитывая, что зависимость S_п (V_нт) начинается в начале заданного тормозного пути и имеет нарастающий характер, а зависимостьS_д (V_нт) заканчивается в конце заданного тормозного пути и имеет убывающий характер.

Из этого очевидно, что две эти зависимости на интервале тормозного пути пересекаются, а точка их пересечения и есть решение тормозной задачи.

Если решить тормозную задачу для нескольких значений спусков на участке, начиная с самого крутого, то можно получить зависимость допустимой скорости движения поезда с расчетной массой состава от величины спусков на заданном участке V_доп(i_с).

Полученная зависимость V_доп(i_с) будет использована в дальнейшем при построении ограничений кривой движения поезда V(S).

Для решения тормозной задачи рекомендуются масштабы:

- скорость движения - m_v=2мм/(км/ч);

- удельные силы - m_f= 2мм/(Н/кН);

-путь - m_s=240 мм/км.

2.5 Построение кривых движения поезда

Кривые движения поезда V(S) и t(S) - это зависимости, соответственно, скорости движения поезда и времени его хода от пути. Эти кривые получают в результате решения основных дифференциальных уравнений движения поезда:

V

Где:

V - скорость движения поезда, км/ч;

S - путь, пройденный поездом, км;

- удельная результирующая сила, действующая на поезд, Н/кН;

t - время движения поезда, ч.

Обе кривые строятся на общем графике на листе миллиметровой бумаги высотой 297 мм и шириной, которая определяется длиной пути заданного участка А-Б-В и принятым масштабом пути.

Вдоль оси пути рекомендуется привести данные о заданном профиле пути (длина элемента и его уклон):

- километровые отметки,

- оси станции и показать длину станционных путей.

Масштабная сетка оси скорости - 10 км/ч.

Необходимо сразу же на графике V(S) нанести допускаемые скорости движения поезда на перегонах (в том числе подразумевается и при условии спуска), станционных путях, а также по предупреждению (последнее пунктиром).

По результатам построения кривых движения поезда для обоих вариантов ведения поезда по участку А-Б-В (без остановки и с остановкой на промежуточной станции Б) определяем:

- техническую скорость движения поезда:

V_т=L_уч ? 60/Т_х

V_т=36300•60/50=43,6км/ч.

- участковую скорость движения поезда:

V_уч=L_уч ?60/(T_х+Т_ст)

вагонный поезд локомотив

V_уч=36300•60/(50+6)=38,9км/ч.

Где: вагонный поезд локомотив

L_уч - длина участка А-Б-В, км;

T_х - время движения поезда по участку, мин;

Т_ст - время стоянки поезда на промежуточной станции, мин.

Размещено на Allbest.ru