Правилами тяговых расчетов для поездной работы

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОВОЗА М62

2. АНАЛИЗ ЗАДАННОГО ПРОФИЛЯ ПУТИ И ВЫБОР РАСЧЕТНОГО И СКОРОСТНОГО ПОДЪЕМОВ

3. РАСЧЕТ ВЕСА И МАССЫ СОСТАВА

4. РАСЧЕТ УДЕЛЬНЫХ РАВНОДЕЙСТВУЮЩИХ СИЛ ПОЕЗДА

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАИБОЛЬШИХ ДОПУСТИМЫХ СКОРОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ НА УКЛОНАХ ПРОФИЛЯ

6. ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММ СКОРОСТИ И ВРЕМЕНИ ХОДА ПОЕЗДА

7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО РАСХОДА ТОПЛИВА НА ЗАДАННОМ УЧАСТКЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ РЕСУРСОВ



ВВЕДЕНИЕ

Курсовая работа по дисциплине «Тепловозная тяга» завершает изучение этой дисциплины студентами специальности «Управление процессами перевозок» и дает им необходимые сведения и первоначальные навыки выполнения расчетов, связанных с организацией движения поездов и работы тепловозов.

Курсовая работа выполняется по индивидуальным заданиям и состоит из трех частей.

Первая часть заключается в изучении принципа действия и общего устройства конкретного, заданного для обслуживания движения поездов на участке, типа тепловоза.

Вторая, часть работы состоит в выполнении тяговых расчетов, связанных с определением режимов и параметров механики движения поезда (действующих на него сил, скорости движения и времени хода по участку) и затрат энергии на его движение.

Порядок и технология выполнения этих расчетов на железнодорожном транспорте установлены «Правилами тяговых расчетов для поездной работы» (ПТР), последняя редакция которых утверждена Министерством путей сообщения в 1980 г. и была издана официально в 1985 г.

Третья часть работы связана с организацией тягового обслуживания движения поездов и работы тепловозов на участке.



1. ХАРАКТЕРИСТИКИ И ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОВОЗА М62

Рис. 1

Своим появлением тепловоз М62 обязан одному интересному факту: в 1961 году Венгерские железные дороги закупили у шведской фирмы «Nydqvist och Holm AB» (NOHAB) 20 тепловозов «Di3» мощностью 2000 л.с., которым дали обозначение M61. Советское руководство (в частности, первый секретарь ЦК КПСС Никита Хрущев) было очень недовольно, когда узнало об этой покупке. После этого случая странам социалистического лагеря была запрещена закупка локомотивов у капиталистических стран.

В то же время на Луганский тепловозостроительный завод был отправлен приказ в срочном порядке разработать тепловоз в габарите европейских железных дорог для колеи 1435 мм с мощностью силовой установки 2000 л.с. Первые опытные экземпляры были построены в 1965 году.

В Венгрии тепловоз получил обозначение серии М62, которое позже стало применяться и в Советском Союзе (что нетипично для наших железных дорог). Тепловоз строился на Луганском тепловозостроительном заводе и поначалу поставлялся только в социалистические страны. В Польше он получил индекс ST44, в ГДР сначала V 200, потом -- BR 120, затем -- BR 220 (смена единой классификации), в ЧССР Т679.1 -- потом изменили на 781, в КНДР -- К62, на Кубе -- 61.6. Тепловоз также поставлялся в МНР в двухсекционной модификации под индексом 2М62М.

В новой машине многое было заимствовано из конструкции тепловозов ТЭ3 и ТЭ10. Но, благодаря удачной компоновке и некоторым другим конструктивным особенностям, машинисты оказались очень довольны этим тепловозом. Хотя тут не обошлось без одного курьеза -- проектируя тепловоз под западный габарит, пришлось немного пожертвовать КПД тепловоза, который оказался чуть ниже, чем у ТЭ3. Из крупных недостатков, выявившихся в ходе эксплуатации, можно назвать, разве что, малую емкость топливного бака и чрезмерную прожорливость двухтактного дизеля. Этот недостаток позже перекочевал на 2М62, и лишь только на 2М62У топливный бак стал больше.

Таблица 1 - Технические характеристики тепловоза М62

Род службы	Грузовой
Осевая характеристика	3о-3о
Мощность дизеля, л. с	2000
Конструкционная скорость, км/ч	100
Масса экипированного тепловоза с бригадой, т	116,5±3%
Нагрузка от оси на рельсы, тс .. .	19,4±3%
Расчетная сила тяги в длительном режиме на ободе колеса, кгс	20 000
Длительная скорость, км/ч	20
Сила тяги при часовом режиме, кгс	24 900
Исполнение	Односекционный с двумя кабинами управления
Передача	Электрическая
Число ведущих осей	6
Диаметр колес, мм	1050
Запас:
топлива, л	3900
воды, кг	950
масла, кг	800
песка, кг	600
Габарит	02Т (ГОСТ 9238--59)
Ширина колеи, мм	1520 (1435)

2. Анализ заданного профиля пути и его спрямление

Профиль пути спрямляют с целью сокращения объема графических работ при выполнении тяговых расчетов.

Спрямление профиля состоит в условной замене нескольких рядом лежащих элементов пути одним спрямленным, длина которого равна сумме длин заменяемых. Допускается к уклонам при спрямлении присоединять горизонтальные участки малой длины.

Нельзя объединять:

- элементы профиля разного знака;

- расчетный и скоростной подъемы;

- станционные площадки.

Крутизна спрямленного элемента определяется по формуле:

;

Где i и S - крутизна и длина каждого из спрямляемых элементов. Проверка возможности спрямления каждого элемента определяется по формуле:

;

где и - крутизна и длина проверяемого j - го элемента.

Проверке подлежит каждый элемент спрямляемой группы.

Спрямление участка 7-8:

‰

м.; м., спрямление возможно.

Спрямление участка 14-15:

‰

м.; м., спрямление возможно.

Спрямление участка 16-17:

‰

м.; м., спрямление возможно.

Спрямление участка 19-21:

‰

м.; м.; м., спрямление возможно.

Результаты расчетов по спрямлению заданного профиля пути сведены в Таблице 2.

Таблица 2 - Расчет спрямления заданного профиля пути

Действительный профиль	Спрямленный профиль
№	i, ‰	S, м	i', ‰	S,м	Проверка	i, ‰	№
1	0	2000	0	2000		0	1
2	-7	1200	-7	1200		-7	2
3	+5	800	+5	800		+5	3
4	0	1600	0	1600		0	4
5	+4	1000	+4	1000		+4	5
6	0	1200	0	1200		0	6
7	-4	2200	-4,6	3400	2200?3666 1200?5000	-4,6	7
8	-5	1200
9	-9	1500	-9	1500		-9	8
10	0	600	0	600		0	9
11	+11	1200	+11	1200	скоростной	+11	10
12	+8	2000	+8	2000		+8	11
13	0	1600	0	1600		0	12
14	-4	900	-1,8	2000	900?909 1100?1111	-1,8	13
15	0	1100
16	+4	750	+4,9	1400	750?2222 650?1818	+4,9	14
17	+6	650
18	+8	900	+8	900	расчетный	+8	15
19	+2	500	+1,4	2100	500?3333 600?1428 1000?3333	+1,4	16
20	0	600
21	+2	1000
22	0	1500	0	1500		0	17

В качестве расчетного подъема следует принять элемент № 18, т.к. он является самым трудным для преодоления, а в качестве скоростного - элемент № 11, т.к. перед ним есть возможность накопить кинетическую энергию.

3. Расчет и выбор веса (массы) состава брутто, определение числа вагонов и веса (массы) состава нетто

Вес состава рассчитывается исходя из условия равномерного движения поезда по расчетному подъему с расчетной скоростью тепловоза.

, кН

- расчетная сила тяги тепловоза, Н

- вес тепловоза

- основное удельное сопротивление движении тепловоза в режиме тяги, Н/кН

- основное удельное сопротивление движению, Н/кН

- крутизна расчетного подъема.

Основное удельное сопротивление движению тепловоза в режиме тяги рассчитывается так:

, Н/кН

Где V - скорость движения тепловоза, км/ч.

Основное удельное сопротивление движению вагонов:

, Н/кН,

Где:

б,в,г - содержание однотипных вагонов в составе

- основное удельное сопротивление движении четырех-, шести-, и восьмиосных вагонов соответственно, Н/кН:

Н/кН

Н/кН

Н/кН

кН.

Определим расчетную массу состава:

т,

Где q - ускорение свободного падения, .

Уточнение веса состава грузового поезда на возможность преодоления скоростного подъема

Основная задача проверки состоит в том, чтобы определить, сможет ли поезд преодолеть выбранный в качестве «скоростного» подъем с учетом использования кинетической энергии, накопленной на предшествующих элементах профиля.

Аналитическая проверка в соответствии с ПТР выполняется по формуле:

, м,

Где:

- начальная и конечная скорости интервала, км/ч;

- средняя удельная результирующая сила, действующая на поезд в пределах интервала скорости от начального до конечного, Н/кН

Удельную силу в пределах выбранного интервала изменения скоростей принимают равной удельной силе при средней скорости интервала:

, Н/кН

Значения , , определятся по среднему значению скорости рассматриваемого интервала:

, км/ч



Чтобы упростить расчет расстояния, он сведен в Таблице 3:

Таблица 3 - Расчет расстояния на возможность преодоления скоростного подъема

									S
70	80	75	4,3375	8,075984	1,68982	4,882902	60000	-12,9785	481,9506
60	70	65	3,8175	6,375197	1,530778	3,952988	70000	-11,5927	467,6214
50	60	55	3,3575	4,91063	1,391856	3,151243	85000	-10,0918	454,5286
								S	1404,1

Полученное расстояние S=1404,1 м больше расстояния расчетного подъема Sc=1200 м, значит поезд преодолеет его.

Уточнение веса состава грузового поезда по длине приемо-отправочных путей станции

Длина поезда не должна превышать полезную длину приемо-отправочных путей станции

, м,

Где - дина поезда, м

- полезная длина приемо-отправочных путей станции, м.

Длина поезда определяется из выражения:

Где - длина локомотива, м

- суммарная длина n-го количества i-x вагонов, 10 м - запас длины на неточность.

Количество однотипных вагонов рассчитывается следующим образом:

вагонов

вагонов

=8*17+7*20=276 м

=36+276+10=322 м

Так как условие выполняется, поезд можно разместить в пределах длины приемо-отправочных путей.

Уточнение веса состава поезда на возможность трогания с места

Вес состава проверяют на возможность трогания с места на остановочных пунктах по формуле:

, кН

Где - сила тяги тепловоза при трогании состава с места, Н

- удельное сопротивление состава при трогании с места, Н/кН

- крутизна элемента пути, на котором производится трогание с места, %

Удельное сопротивление состава при трогании с места определяется по формуле:

Для вагонов на подшипниках качения

,



Где - масса, приходящаяся на одну колесную пару для данной группы вагонов, т/ось.

т/ось

т/ось

Н/кН

Н/кН

Н/кН

=115965 кН

Вес состава , полученный по условиям трогания с места, должен быть не менее веса состава Q.

Условие выполняется.

4. Расчет удельных равнодействующих сил поезда

Для построения диаграммы удельных равнодействующих сил предварительно составляется таблица (Таблица 4) для четырех возможных режимов движения поезда по прямому горизонтальному участку:

- для режима тяги

- для режима холостого хода

- для режима служебного торможения

- для режима полного служебного торможения

Кроме построения этих зависимостей, расчетные данные таблицы используют при решении тормозной задачи.

Таблица удельных равнодействующих сил заполняется по следующим формулам:

тепловоз движение уклон профиль

, Н/кН

Остальные расчетные формулы принимаются из ранее проделанных расчетов и пояснений не требуют.

Таблица 4 - Расчетная таблица удельных равнодействующих сил

Режим тяги	Холостой ход	Торможение
V, км/ч	Fk	w'0, Н/кН	W'0=w'0*P, H	w"0, Н/кН	W"0=w"0*Q, Н	W0=W'0+W"0, Н	Fk-W0, H	fk-w0=(Fk-W0)/(Q+P)	wx, H/kH	Wx=wx*P, H	W0x=Wx+W"0, H	w0x=W0x/(Q+P), H*kH	цкр	bm, H/kH	0,5bm+w0x, H/kH	0,8bm+w0x, H/kH
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
0	350250	1,90	2232,50	1,03	20348,10	22580,60	327669,40	15,69	2,40	2820,00	23168,10	1,11	0,27	89,10	45,66	72,39
5	317500	1,96	2300,06	1,07	20986,18	23286,24	294213,76	14,09	2,46	2894,91	23881,09	1,14	0,23	74,84	38,57	61,02
10	293000	2,03	2385,25	1,13	22255,63	24640,88	268359,12	12,85	2,55	2990,38	25246,00	1,21	0,20	65,34	33,88	53,48
15	247250	2,12	2488,06	1,23	24156,44	26644,50	220605,50	10,57	2,64	3106,41	27262,84	1,31	0,18	58,55	30,58	48,15
20	196250	2,22	2608,50	1,35	26688,61	29297,11	166952,89	8,00	2,76	3243,00	29931,61	1,43	0,16	53,46	28,16	44,20
30	136250	2,47	2902,25	1,71	33647,06	36549,31	99700,69	4,78	3,05	3577,88	37224,94	1,78	0,14	46,33	24,95	38,85
40	105000	2,78	3266,50	2,19	43130,98	46397,48	58602,52	2,81	3,40	3995,00	47125,98	2,26	0,13	41,58	23,05	35,52
50	85250	3,15	3701,25	2,80	55140,36	58841,61	26408,39	1,26	3,83	4494,38	59634,73	2,86	0,12	38,19	21,95	33,40
60	71500	3,58	4206,50	3,54	69675,20	73881,70	-2381,70	-0,11	4,32	5076,00	74751,20	3,58	0,11	35,64	21,40	32,09
70	60750	4,07	4782,25	4,40	86735,50	91517,75	-30767,75	-1,47	4,89	5739,88	92475,38	4,43	0,10	33,66	21,26	31,36
80	52000	4,62	5428,50	5,40	106321,28	111749,78	-59749,78	-2,86	5,52	6486,00	112807,28	5,40	0,10	32,08	21,44	31,06
90	44250	5,23	6145,25	6,52	128432,51	134577,76	-90327,76	-4,33	6,23	7314,38	135746,88	6,50	0,09	30,78	21,89	31,13
100	38250	5,90	6932,50	7,77	153069,21	160001,71	-121751,71	-5,83	7,00	8225,00	161294,21	7,73	0,09	29,70	22,58	31,49

5. Определение наибольших допустимых скоростей движения на уклонах профиля

Максимально допустимые значения скоростей движения поезда на уклонах профиля определяются по имеющимся тормозным средствам с учетом обеспечения остановки поезда в пределах тормозного пути.

Полный расчетный тормозной путь равен сумме пути подготовки тормозов к действию и действительного тормозного пути

, м.

Расчетные тормозные пути принимаем равными:

а) = 1000 м - для спусков крутизной до 6 ‰ включительно;

б) = 1200 м - для спусков круче 6 ‰ .

Порядок расчета следующий.

По данным таблицы вычерчивается графическая зависимость удельных замедляющих сил при полном служебном торможении . Рядом справа строятся кривые изменения скорости v = f(S) методом МПС для трех уклонов 0 ‰, -6 ‰, -12 ‰.

От точки влево на оси S откладываются значения полного тормозного пути = 1000 м и 1200 м.

Для каждого из выбранных уклонов определяется подготовительный путь, м.

,



Где - скорость в начале торможения; в расчетах можно принять равной конструкционной скорости заданного тепловоза

- время подготовки тормозов к действию

=7-10*1/bm - для составов длиной не более 200 осей.

При уклоне 0‰, =7-(10*0)/29,7=7 с.

=0,278*100*7=194,6 м

При уклоне 6‰, =7+60/29,7=9 с.

= 250,2 м

При уклоне 12‰, =7+120/29,7=11 с.

=305 м.

Значения , вычисленные для уклонов 0 ‰, -6 ‰ и -12 ‰ , откладываются в масштабе на уровне конструкционной скорости локомотива.

Получаются точки и

Затем строятся отрезки MA, MB и МС и , представляющие собой зависимости = f (v) при = 1000 м и 1200 м соответственно.

По полученным данным строятся зависимости = f(i) = 1200 м и = 1000 м, условно располагаемые в первом квадранте. Вертикальная линия, проведенная при i = -6‰ , определяет области использования полученных зависимостей: до i = -6‰ включительно следует пользоваться кривой, построенной для = 1000 м, а для спусков круче для = 1200 м.

Результаты решения тормозной задачи необходимо учитывать при построении кривой скорости движения поезда v =f (S) с тем, чтобы нигде не превышать скорости, допустимой по тормозам, т.е. чтобы поезд мог быть всегда остановлен на расстоянии, не превышающем длины полного тормозного пути.



6. Построение диаграмм скорости и времени хода поезда

Построение зависимостей и производится на отдельном листе миллиметровой бумаги по методу МПС в соответствии с методикой.

- все построения выполняются на спрямленном профиле пути

- интервалы скорости, в которых действующие силы на поезд считаются постоянными, принимаются не более 10 км/ч

- в конце каждого элемента профиля подбирается интервал изменения скорости так, чтобы граница элемента, граница интервала скорости и зависимость пересекались в одной точке

- на затяжных спусках разрешается строить зависимость в виде горизонтальной линии, проведенной ниже Vmax на величину ДV. На спусках до i= - 5‰ величина Дv = 0

- оси станций располагать по середине крайних элементов профиля пути.

Построения начинать с вычерчивания диаграмм сил, действующих на поезд в различных режимах движения, на основании данных таблицы удельных равнодействующих сил.

При построении зависимости необходимо стремиться к достижению поездом максимально допустимых скоростей движения. Это условие выполняется при соответствующем чередовании режимов тяги, холостого хода и регулировочного торможения.

При движении на спусках скорость не должна превосходить допускаемую по тормозам в зависимости от крутизны спуска.

Скорость поезда перед остановкой должна быть равна 40 ч50 км/ч на расстоянии 500ч700 м от оси станции.

Момент начала торможения при остановке на станции определяем точкой пересечения зависимостей V(S) для режимов холостого хода и служебного торможения. Последняя строится встречно, начиная от нулевой скорости на оси станции.

На кривой скорости необходимо делать отметки о включении и выключении режима тяги и о включении и отпуске тормозов.

Для построения зависимости используется зависимость . Ее непрерывный рост рекомендуется ограничивать при достижении уровня, соответствующего 10 мин (100 мм).

7. Расчет расхода топлива тепловозом

Расчет топлива тепловозом на данном участке пути определяется исходя из предварительно построенных диаграмм скорости V=f(S) и времени t=F(S) и имеющихся для каждой серии тепловозов экспериментальных данных об удельном расходе топлива при том или ином режиме работы дизеля, т.е.

Где - позиция контроллера машиниста.

Суммарный расход топлива за поездку:

,

Где - расход топлива в режиме тяги за интервал времени

- расход топлива тепловозом в режиме холостого хода

Расчет сведен в Таблице 5:



Таблица 5 - Таблица расчета расхода топлива

1	0	10	5	3,5	0,4	1,4
1	10	20	15	5,8	0,6	3,48
1	20	30	25	5,8	0,8	4,64
1	30	40	35	5,8	1,2	6,96
1	40	44	42	5,8	1	5,8
2	44	50	47	5,8	0,3	1,74
2	50	60	55	5,8	0,9	5,22
2	60	64	62	5,8	0,3	1,74
3	64	60	62	5,8	0,4	2,32
3	60	56	58	5,8	0,4	2,32
4	56	57	56,5	5,8	1,7	9,86
5	57	50	53,5	5,8	0,9	5,22
5	50	48	49	5,8	0,2	1,16
6	48	50	49	5,8	0,5	2,9
6	50	59	54,5	5,8	0,7	4,06
6	59	59	59	5,8	0,2	1,16
7	59	70	64,5	5,8	1,4	8,12
7	70	73	-	0,42	1,7	0,714
8	73	70	-	0,42	0,1	0,042
8	73	60	-	0,42	0,4	0,168
8	60	69	64,5	0,42	0,9	0,378
9	69	67	68	5,8	0,5	2,9
10	67	60	63,5	5,8	0,3	1,74
10	60	50	55	5,8	0,4	2,32
10	50	40	45	5,8	0,5	2,9
10	40	37	38,5	5,8	0,1	0,58
11	37	30	33,5	5,8	0,9	5,22
12	30	20	25	5,8	2,9	16,82
12	20	20	20	5,8	0,9	5,22
12	20	30	25	5,8	0,9	5,22
12	30	40	35	5,8	1,3	7,54
12	40	43	41,5	5,8	0,6	3,48
13	43	50	46,5	5,8	1	5,8
13	50	51	50,5	5,8	1,3	7,54
14	51	50	50,5	5,8	0,1	0,58
14	50	40	45	5,8	1,7	9,86
14	40	38	39	5,8	0,3	1,74
15	38	30	34	5,8	0,9	5,22
15	30	27	28,5	5,8	0,8	4,64
16	27	30	28,5	5,8	0,7	4,06
16	30	40	35	5,8	1,9	11,02
16	40	41	40,5	5,8	0,9	5,22
17	41	40	40,5	0,42	0,2	0,084
17	40	31	-	0,42	2,2	0,924
17	31	20	-	0,42	0,3	0,126
17	20	10	-	0,42	0,3	0,126
17	10	0	-	0,42	0,5	0,21

E=178.2 + 2.3= 180.5 кг

Для сравнения расхода топлива различными тепловозами используют удельный расход топлива на измеритель выполненной перевозочной работы брутто

кг/ брутто

Где e - удельный расход топлива, кг/брутто

E - расход топлива на тягу поездов, кг

L - длина заданного участка

m - масса состава

=34,5 кг/

Для сравнения различных видов и сортов топлива, имеющих разную теплоту сгорания, пользуются т.н. условным топливом

, кг/брутто

Где - удельный расход условного топлива, кг/брутто

Э = 1.43 - тепловой эквивалент дизельного топлива.

=34,5*1,43=49,3 кг/брутто.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе был выбран вес поезда из условий правил тяговых расчетов на участке с тяжелым профили пути, на котором обращаются локомотивы М62.

Курсовая работа состоит из шести разделов. В первом разделе идет краткое описание локомотива. Во втором разделе выбираются расчетный и скоростной подъемы, исходя из свойств данного маршрута, и спрямляем профиль пути. В третьем разделе определяется вес грузового поезда с учетом ограничений по условиям эксплуатации. В четвертом разделе проводится расчет удельных равнодействующих сил поезда. В пятом разделе производим расчет наибольших допустимых скоростей движения на спусках. В шестом разделе определяется удельный расход топлива на участке.

Состав массой 2010 тонн, состоящий из 8 шестиосных и 7 восьмиосных вагонов преодолевает скоростной подъём +11 ‰ .

Длина поезда равна 322 метра, что не противоречит условию проверки веса состава по длине приемо-отправочных путей (1500 м.)

В данной курсовой работе определены максимально допустимые скорости движения поезда на спусках, обеспечивающие торможение поезда с учетом остановки в пределах тормозного пути.

На основе полученных данных были построены диаграммы скорости и времени хода поезда и .

При расчетах равнодействующих сил была выявлена максимальная скорость, которую данный локомотив может развить на прямом участке пути при данной нагрузке - 59 км/ч.

Максимальная скорость, развитая при преодолении маршрута - 72.5 км/ч.

Минимальная скорость составила 20 км/ч.

Общее врем, затраченное на преодоление данного пути составило 37.4 минуты.

Определено, что расход топлива тепловозом на заданном участке составляет 180,5 кг.

Исходя из полученных в курсовой работе данных, можно сделать вывод о том, что данный тепловой М62 подходит для работы на заданном профиле и с заданным составом поезда.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ РЕСУРСОВ

1. Интернет-ресурс Википедия http://ru.wikipedia.org/

2. Тепловоз М62. М., «Транспорт», 1977

3. Тяговые расчеты: методические указания.- М.: МИИТ, 2015

4. Лекции.

Размещено на Allbest.ru