Тяговый расчет

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА ФИЛИАЛ ГОУ ВПО «УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙСООБЩЕНИЯ» В Г.НИЖНЕМ ТАГИЛЕ

Кафедра: ОПД

Контрольная работа

по дисциплине: «Подвижной состав и тяга поездов»

по теме: «Тяговый расчет»

Выполнил: С.А. Бабин

студент 3 курса з/о, шифр 10-Д-353

Преподаватель: С.Н. Попова

г. Нижний Тагил

2013 г.

Задание

1. Провести анализ профиля пути и установить величину расчетного подъема

2. Определить массу состава по выбранному расчетному подъему

3. Проверить полученную массу состава на прохождение встречающихся подъемов большей крутизны, чем расчетный, с учетом использования накопленной кинетической энергии

4. Проверить возможность трогания поезда с места при остановках на раздельных пунктах (станциях)

5. Выполнить проверку массы состава по длине приемо-отправочных путей раздельных пунктов заданного участка

6. Спрямить профиль пути

7. Составить таблицу и построить диаграммы удельных равнодействующих (ускоряющих и замедляющих) сил

8. Определить максимально допустимую скорость движении на наиболее крутом спуске участка при заданных тормозных средствах поезда

9. Построить кривые скорости

Исходные данные

Локомотив	Тепловоз 3ТЭ10М
Состав поезда в % по массе: - восьмиосных вагонов, б - шестиосных вагонов, в - четырехосных вагонов, г	15 1 84
Масса вагона брутто, т: - восьмиосных вагонов - шестиосных вагонов - четырехосных вагонов	168 126 88
Тормозных осей в составе, %	97
Тормозные колодки	Чугунные
Длина приемоотправочных путей lnon, м	850
Расчетная сила тяги Fкр, Н	396300
Расчетная скорость vp, км/ч	20,5
Расчетная масса p , т	254
Конструкционная скорость vконстр ,км/ч	100
Сила тяги при трогании с места Fктр ,Н	510100
Длина локомотива lл, м	34
Число движущих колесных пар	12

План и профиль участка пути от ст. Е к ст.А

Номер элемента	Крутизна уклона, %	Длина элемента, м	Кривые, м	Станция участка
			R	Sкр
1	0,0	1600			СтанцияЕ
2	-2,0	1700	1300	600
3	0,0	2500
4	2,0	1250
5	7,0	7375
6	0,0	500
7	-4,5	600
8	-6,0	800	650	450
9	0,0	1000	1000	500
10	9,0	1200
11	0,0	800	1500	600
12	-1,5	1600			СтанцияК
13	-10,0	6800
14	-3,5	500
15	-12,5	1850
16	0,0	1600
17	3,5	800
18	1,5	2400	650	350
19	2,5	1700			СтанцияА

1. Провести анализ профиля пути и установить величину расчетного подъема

Расчётный подъём - это наиболее трудный для движения в данном направлении элемент профиля пути, на котором двигается расчетная скорость, соответствующая расчётной силе тяги локомотива. За расчётный подъем принимается наиболее крутой подъем участка и достаточно длинный. В моем случае за расчетный подъем следует принять 5 элемент профиля пути с крутизной i= +7,0% и длиной sр=7375м.

2. Определить массу состава по выбранному расчетному подъему

Масса состава - один из важнейших показателей работы железнодорожного транспорта. Увеличение массы составов позволяет повысить провозную способность железнодорожных линий, уменьшить расход топлива и электрической энергии, снизить себестоимость перевозок.

Для выбранного расчетного подъема массу состава в тоннах вычисляем по формуле

где Fкр - расчетная сила тяги локомотива, Н;

P - расчетная масса локомотива, т;

- основное удельное сопротивление локомотива, Н/кН;

- основное удельное сопротивление состава, Н/кН;

- крутизна расчетного подъема, %;

g - ускорение свободного падения; g= 9,8 м/с2.

Основное удельное сопротивление локомотива рассчитываем по формуле

, (2)

(Н\кН).

Основное удельное сопротивление состава в Н/кН определяем по формуле

. (3)

где - соответственно доли 4-, 6- и 8-осных вагонов в составе по массе

- основное удельное сопротивление 4-осных груженных вагонов, Н/кН:

при подшипниках скольжения

при роликовых подшипниках

в нашем случае

 - основное удельное сопротивление 6-осных груженых вагонов, Н/кН:

- основное удельное сопротивление 8-осных груженых вагонов, Н/кН:

здесь , - масса, приходящаяся на одну колесную пару соответственно 4- и 8-осного вагона, т/ось,

где - масса брутто соответственно 4- и 8-осного вагона, т.

Определим основное удельное сопротивление 4-осных груженых вагонов

Определим основное удельное сопротивление 6-осных груженых вагонов

Определим основное удельное сопротивление 8-осных вагонов

Определим основное удельное сопротивление состава

Определим массу состава

Принимаю массу состава равную 5450 тонн.

1. Проверка рассчитанной массы состава на возможность надежного преодоления встречающегося на участке короткого подъема крутизной больше расчетного с учетом использования кинетической энергии, накопленной на предшествующих «легких» элементах профиля. При этом используют расчетное соотношение

где vн - скорость в начале проверяемого подъема, принимаю равную 70 км/ч;

vк - скорость в конце проверяемого подъема. В контрольной работе рекомендуется принимать равную расчетной (20,5)

Удельную силу тяги и удельное сопротивление в пределах выбранного интервала изменения скоростей принимаем равными их изменениям при средней скорости рассматриваемого интервала:

;

Эти удельные силы вычисляют по формулам

(11)

Значение силы тяги локомотива для средней скорости определяем по тяговой характеристике локомотива. Для той же средней скорости определяем основное удельное сопротивление локомотива.

,

Соотношение (12)

выполняется, следовательно, состав массой 8800 тонн надежно преодолеет проверяемый подъем +9‰ и длиной 1200 м, с учетом накопленной к началу элемента кинетической энергии.

3. Проверить полученную массу состава на прохождение встречающихся подъемов большей крутизны, чем расчетный, с учетом использования накопленной кинетической энергии

где - сила тяги локомотива при трогании состава с места, Н;

- крутизна наиболее трудного элемента на раздельных пунктах (станциях) заданного участка, ‰ (в сторону движения);

- удельное сопротивление поезда при трогании с места (на площадке), Н/кН;

где и - удельные сопротивления при трогании с места соответственно для 4-осных вагонов на подшипниках качения и на подшипниках скольжения;

- соответственно доли 4-осных вагонов с подшипниками качении и подшипниками скольжения, в контрольной работе

Для вагонов на подшипниках качения

Для вагонов на подшипниках скольжения

Масса состава Qтр полученная по условиям трогания с места, должна быть не менее массы состава Q, определенной по расчетному подъему, т.е. должно выдерживаться условие

Условие выполняется, можно сделать вывод о том, что трогание состава с места и разгон поезда обеспечивается на всех раздельных пунктах участка, так как для проверки был выбран наиболее сложный элемент пути, это станция с крутизной элемента = +2,5‰.

4. Проверить возможность трогания поезда с места при остановках на раздельных пунктах (станциях)

Число вагонов в составе грузового поезда:

4-осных (16)

6-осных (17)

8-осных (18)

4-осных

Принимаю для 4-осных вагонов - 52 вагонов;

6-осных

Принимаю для 6-осных вагонов - 1 вагон.

8-осных

Принимаю для 8-осных вагонов - 5 вагонов.

Длины вагонов принимаются равными:

4-осного - 15м, 6-осного - 17м, 8-осного - 20м.

Общая длина поезда определяется по формуле

(19)

(здесь 10м - запас длины поезда на неточность установки поезда).

5. Выполнить проверку массы состава по длине приемо-отправочных путей раздельных пунктов заданного участка

Проверка возможности установки поезда на приемо-отправочных путях выполняется по соотношению

(20)

где - длина приемо-отправочных путей, м

941м 850м. Вычисленная длина поезда получилась больше длины приемо-отправочных путей, указанной в задании.Уменьшаем массу состава так, чтобы соотношение выполнялось.

4-осных

Принимаю для 4-осных вагонов - 47 вагонов;

6-осных

Принимаю для 6-осных вагонов - 1 вагон.

8-осных

Принимаю для 8-осных вагонов - 4 вагонов.

Длины вагонов принимаются равными:

4-осного - 15м, 6-осного - 17м, 8-осного - 20м.

6. Спрямить профиль пути

Для повышения точности результатов тяговых расчетов, а так же для сокращения объема последних и, следовательно, времени на их выполнение, необходимо спрямлять профиль пути.

Спрямление профиля состоит в замене двух или нескольких смежных элементов продольного профиля пути одним элементом, длина которогоSc равна сумме длин спрямляемых элементов

sc=s1+s2+…sn, (21)

а крутизна вычисляется по формуле

где - крутизна элементов спрямляемого участка.

Чтобы расчеты скорости и времени движения поезда по участку были достаточно точными, необходимо выполнять проверку возможности спрямления группы элементов профиля по формуле

где si- длина спрямляемого элемента, м;

- абсолютная величина разности между уклоном спрямленного участка и уклоном проверяемого элемента, ‰, т.е. .

Проверке по данной формуле подлежит каждый элемент спрямляемой группы. Чем короче элементы спрямляемой группы и чем ближе он по крутизне, тем вероятно, что проверка их на удовлетворение условию окажется благоприятной (положительной). Кривые на спрямленном участке заменяются фиктивным подъемом, крутизна которого определяется по формуле

где и - длина и радиус кривых в пределах спрямленного участка, м.

Крутизна спрямленного участка с учетом фиктивного подъема от кривой

(25)

Необходимо отметить, что знак крутизны уклона может быть и положительным (для подъемов) и отрицательным (для спусков); знак крутизны фиктивного подъема от кривой всегда положительный.

Объединять в группы для спрямления следует только близкие по крутизне элементы профиля одного знака. Горизонтальные элементы (площадки) могут включаться в спрямляемые группы как с элементами, имеющими положительный знак крутизны, так и с элементами отрицательной крутизны. Элементы, на которых расположены раздельные пункты, не спрямляются. В группы спрямляемых элементов не включаем расчетный подъем, проверяемый подъем.

Фиктивный подъем от кривых

Суммарная крутизна спрямленного участка

Параметры спрямленного участка

Результаты расчетов по спрямлению заданного профиля пути сводим в таблицу.

№ элемента	Крутизна элементов, , ‰	Длина элементов, s, м	Кривые	Длина спрямленного участка,	Крутизна спрямленного участка, , ‰	Фиктивный подъем от кривых, ‰	Суммарная крутизна спрямленного участка , ‰	№ спрямляемых участков
			R, м	, м
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	0,0	1600							I
2	2,0	1700	1300	600					II
3	0,0	2500							III
4	-2,0	1250							IV
5	-7,0	7375							V
6	0,0	500			1900	-3,95	0,26	-3,69	VI
7	4,5	600
8	6,0	800	650	450
9	0,0	1000	1000	500					VII
10	-9,0	1200							VIII
11	0,0	800	1500	600					IX
12	1,5	1600							X
13	10,0	680							XI
14	3,5	500							XII
15	12,5	1850
16	0,0	1600
17	-3,5	800
18	-1,5	2400	650	350
19	-2,5	1700

Длина участка У si =36400(м)

7. Составить таблицу и построить диаграммы удельных равнодействующих (ускоряющих и замедляющих) сил

Для построения диаграммы удельных ускоряющих и замедляющих сил предварительно составляем таблицу, для трех режимов ведения поезда по прямому горизонтальному участку:

а) для режима тяги

б) для режима холостого хода

в) для режима торможения:

при служебном регулировочном торможении

при экстренном торможении

Таблицу удельных ускоряющих и замедляющих сил составляем для скоростей от 0 до конструкционной через 10 км/ч. Кроме того, в графу скоростей вносим величины скоростей соответствующие точкам перелома тяговой характеристики заданного локомотива (1-й столбец).

Во 2-й столбец заносим величины силы тяги локомотива для указанных скоростей. Значения силы тяги определяем по расчетной тяговой характеристики локомотива.

Основное удельное сопротивление локомотива при движении под током определяем по формуле (2), основное удельное сопротивление состава по формуле (3).

Основное удельное сопротивление локомотива на холостом ходу (при движении без тока) для разных значений скорости определяем по формуле

(26)

Основное удельное сопротивление всего поезда (при следовании его по прямому горизонтальному пути) при движении локомотива на холостом ходу подсчитываем по формуле



где P - расчетная масса локомотива, т;

Q- масса состава, т.

Удельные тормозные силы поезда в Н/кН вычисляем по формуле

где - расчетный коэффициент трения колодок о колесо:

при чугунных колодках

при композиционных колодках

- расчетный тормозной коэффициент состава в кН/кН

где - число осей соответственно в группах 4-, 6- и 8-осных вагонов состава: ;

- расчетные силы натяжения тормозных колодок соответственно на ось 4-, 6- и 8-осного вагона (при чугунных колодках , а при композиционных колодках ;

- доля тормозных осей в составе.

Все результаты вычислений вносим в расчетную таблицу. По данным этой таблицы строим по расчетным точкам диаграмму удельных равнодействующих сил.

8. Определить максимально допустимую скорость движении на наиболее крутом спуске участка при заданных тормозных средствах поезда

Перед тем, как приступить к построению кривой скорости хода поезда по участку, следует решить тормозную задачу, которая состоит в определении максимально допустимой скорости движения поезда по наиболее крутому спуску участка при заданных тормозных средствах и принятом тормозном пути. В контрольной работе задачу решаем графическим способом.

Крутизна наиболее крутого спуска заданного участка - это элемент пути №7 с уклоном -12,0(‰).

Полный тормозной путь (расчетный) определяем по формуле:

где - путь подготовки тормозов к действию, на протяжении которого тормоза поезда условно принимаем недействующими (от момента установки ручки крана машиниста в тормозное положение до включения тормозов поезда);

- действительный тормозной путь, на протяжении которого поезд движется с действующими в полную силу тормозами.

Равенство (32) позволяет искать допустимую скорость как величину, соответствующую точке пересечения графических зависимостей подготовительного пути и действительного тормозного пути от скорости движения поезда на режиме торможения.

По данным расчетной таблицы удельных равнодействующих сил строим по точкам графическую зависимость удельных замедляющих сил при экстренном торможении от скорости , а рядом, с права, устанавливаем в соответствующих масштабах систему координат . Оси скоростей в обеих системах координат должны быть параллельны, а оси удельных сил и пути должны лежать на одной прямой.

На график зависимости удельных замедляющих сил от скорости наносим зависимость подготовительного тормозного пути от скорости:

где - скорость в начале торможения, км/ч;

- время подготовки тормозов к действию, с; это время для автотормозов грузового типа равно:

- для составов длиной 200 осей и меньше;

- для составов длиной от 200 до 300 осей;

- для составов длиной более 300 осей.

где - крутизна уклона, для которого решается тормозная задача;

- удельная тормозная сила при начальной скорости торможения.

Число осей в составе:



Зависимость подготовительного тормозного пути от скорости строим по двум точкам, для чего в формулу подставляем два значения скорости и .

Подставив все значения получим,

=4·47=188 (осей),

=6·1=6 (осей),

=8·4=32 (осей),

n= 188+6+32=226(оси).

(м).

В результате графического решения тормозной задачи определили максимальную допустимую скорость движения поезда на наибольшем спуске участка. = 70,5 км/ч = 325 (м) = 875 (м)

9. Построить кривые скорости

поезд скорость движение спуск

Построение кривой скорости производим методом графического интегрирования дифференциального уравнения движения поезда.

Кривая скорости строится для движения поезда в одном направлении без остановки на промежуточной станции К. Скорость движения поезда на входных стрелках станции К и конечной станции не должна превышать 50 км/ч, вследствие возможного приема на боковой путь для скрещения или обгона.

При построении кривой скорости необходимо учитывать ограничения наибольшей допустимой скорости движения поезда. Обязательно следует иметь ввиду, что при выполнении тяговых свойств и мощности локомотива с тем, чтобы время движения поезда по перегонам было минимальным. Поэтому переход с режима тяги на режим холостого хода или торможения может быть оправдан лишь в случаях, когда скорость, возрастая, доходит до наибольшего допустимого значения.

При графических построениях считаем, что центр массы поезда располагается примерно посредине поезда по длине его, оси станций - в середине элементов, на которых они расположены, входные стрелки на расстоянии от оси станции.

Размещено на Allbest.ru