Автор работы: Пользователь скрыл имя, 05 Сентября 2017 в 10:22, курсовая работа
При эксплуатации, а также при определении путей перспективного развития железных дорог, возникают многочисленные практические задачи, которые решаются с помощью теории локомотивной тяги и ее прикладной части – тяговых расчетов.
Полученные с помощью тяговых расчетов данные служат основой для решения следующих задач:
- составления графиков движения поездов;
- нормирования расхода топлива и электрической энергии на тягу поездов;
- расчета пропускной и провозной способности;
- проектирования новых и реконструкции существующих железных дорог.
Определяем удельное сопротивление состава при трогании с места по формуле
.
- удельное сопротивление при трогании четырёхосных вагонов:
- удельное сопротивление при трогании шестиосных вагонов:
Определяем средневзвешенное сопротивление состава при трогании с места
Определяем массу состава при трогании с места
,
где Fктр - сила тяги локомотива при трогании с места, Н.
Полученная масса превышает массу состава, рассчитанную по формуле (2.5) (8406 т > 5048 т), следовательно, тепловоз 2ТЭ10 сможет взять с места состав массой 5000 т на расчётном подъёме.
По формуле (2.8) и (2.9) определяем число вагонов в составе:
– четырехосных
n4=α4mc/4mво,
n4=0,8∙5000/4∙21=48 вагонов;
– шестиосных
n6=α6mc/6mво,
n6=0,2∙5000/6∙22=8 вагонов.
По формуле (2.11) определяем длину поезда
lп=lс+nлlл+10.
По таблице характеристик вагонов для определения длины поезда выбираем расчетную длину вагонов L4 = 15 м (платформа четырёхосная), L6 = 15 м (вагон- самосвал шестиосный) .
lп=48∙15+8∙15+34+10=884 м.
Так как 884 м < 1250 м, то для дальнейших расчётов принимаем массу состава 5000 т.
2.5 Расчет массы состава с учетом использования кинетической энергии поезда
Массу состава необходимо проверить на прохождения коротких подъемов большей крутизны, чем расчетный, с учетом кинетической энергии, накопленной на предшествующих участках. Проверка выполняется по формуле:
где S - длина проверяемого участка профиля пути, м; vк - скорость в конце проверяемого подъема (принимается vк=vр ); vн - скорость в начале проверяемого подъема; - средняя ускоряющая сила, действующая на поезд в пределах интервала скорости от vн до vк.
Принимаем начальную скорость подхода к проверяемому подъему vн = 80 км/ч, конечную равную расчетной vк=vр=23,4 км/ч
Определяем среднюю скорость vср по формуле:
.
и по этой скорости на рисунке 2.1 определяем:
Удельная касательная сила тяги локомотива рассчитывается по формуле
Основное удельное сопротивление локомотива считаем по формуле (2.2)
Основное удельное сопротивление четырехосных вагонов считаем по формуле (2.4)
Основное удельное сопротивление шестиосных вагонов считаем по формуле (2.5)
Основное удельное сопротивление состава определяется по формуле (2.3)
Далее определим общее удельное сопротивление движению поезда по формуле
,
где - проверяемый подъем крутизной больше расчетного, ‰.
Заключительным шагом в данном пункте будет определение длины пути по формуле (2.11)
Длина проверяемого подъема(Sпр = 1400 м) меньше 2491 м, следовательно, этот подъем можно преодолеть за счет кинетической энергии, приобретенной на спусках перед этим подъемом.
Для решения уравнения движения поезда надо иметь графическое представление удельных сил r(v), действующих на поезд.
Графическое представление r(v) называют диаграммами удельных равнодействующих сил. Диаграммы удельных равнодействующих сил рассчитывают и строят для площадки (i=0) отдельно для каждого режима движения поезда: режима тяги, режима холостого хода и режима торможения.
Удельные ускоряющие силы в режиме тяги рассчитываются по формуле:
. (3.1)
Удельные замедляющие силы в режиме холостого хода определяются по формуле:
, (3.2)
где wх – основное удельное сопротивление движению локомотивов на холостом ходу на звеньевом пути находится по формуле, Н/кН:
.
Удельные замедляющие силы в режиме торможения определяются по формуле:
, (3.4)
где α=1 для экстренного, α=0,8 для полного служебного и α=0,5 для служебного торможений; bт – удельная тормозная сила поезда от действия тормозных колодок, Н/кН.
Удельная тормозная сила поезда рассчитывается по формуле, Н/кН:
, (3.5)
где φкр –расчетный коэффициент трения композиционных колодок о колесо;
р– расчётный тормозной коэффициент поезда.
Расчетный коэффициент трения композиционных колодок определяется по формуле:
φкр
.
Расчетный тормозной коэффициент определяется по формуле:
n , (3.7)
где σ =0,99 – доля тормозных осей в составе; Кр = 69 кН/ось – расчётная сила нажатия композиционных тормозных колодок на ось.
Масса локомотива и его тормозные средства включаются в расчёт только при наличии на участке спусков круче 20 ‰.
Определяем число тормозных осей в составе
Определяем расчетный тормозной коэффициент
Зададимся значениями скорости от 0 до Vконстр=100 км/ч и рассчитаем численные значения удельных сопротивлений и расчетного коэффициента трения колодок. Расчет произведен по формулам 2.1-2.4 и 3.3; 3.6 с помощью MS Excel и приведен в таблице 3.1.
Таблица 3.1- Численные значения удельных сопротивлений и расчетного коэффициента трения колодок, Н/кН
V, км/ч |
wx |
φкр | ||||
0 |
0,843 |
1,064 |
0,887 |
1,900 |
2,400 |
0,360 |
10 |
0,902 |
1,120 |
0,946 |
2,030 |
2,446 |
0,339 |
19 |
0,976 |
1,191 |
1,019 |
2,198 |
2,547 |
0,324 |
20 |
0,986 |
1,200 |
1,029 |
2,220 |
2,562 |
0,322 |
23,4 |
1,019 |
1,232 |
1,062 |
2,298 |
2,617 |
0,317 |
27,5 |
1,064 |
1,275 |
1,106 |
2,402 |
2,695 |
0,312 |
50 |
1,379 |
1,575 |
1,418 |
3,150 |
3,330 |
0,288 |
62,5 |
1,606 |
1,792 |
1,643 |
3,697 |
3,836 |
0,278 |
70 |
1,760 |
1,939 |
1,795 |
4,070 |
4,192 |
0,273 |
80 |
1,986 |
2,155 |
2,019 |
4,620 |
4,728 |
0,267 |
90 |
2,236 |
2,393 |
2,267 |
5,230 |
5,334 |
0,262 |
100 |
2,510 |
2,655 |
2,539 |
5,900 |
6,010 |
0,257 |
Численные значения удельных равнодействующих сил представлены в таблице 3.2.
Таблица 3.2 - Расчёт удельных равнодействующих сил (тепловоз 2ТЭ10; mс=5000 т, =0,33)
Тяговая характеристика |
Тяга |
Выбег |
bТ, Н/кН |
Торможение | ||
v, км/ч |
Fк, Н |
wох, Н/кН |
экстренное |
служебное | ||
(α=1) |
(α=0,5) | |||||
0 |
797500 |
14,47 |
-0,97 |
71,64 |
-72,61 |
-36,79 |
10 |
667000 |
11,88 |
-1,02 |
67,43 |
-68,45 |
-34,74 |
19 |
599500 |
10,50 |
-1,10 |
64,40 |
-65,50 |
-33,30 |
20 |
567000 |
9,86 |
-1,11 |
64,10 |
-65,21 |
-33,16 |
23,4 |
496000 |
8,46 |
-1,14 |
63,12 |
-64,27 |
-32,70 |
27,5 |
437500 |
7,28 |
-1,19 |
62,03 |
-63,22 |
-32,20 |
50 |
245000 |
3,23 |
-1,52 |
57,31 |
-58,83 |
-30,17 |
62,5 |
196000 |
2,04 |
-1,76 |
55,36 |
-57,12 |
-29,44 |
70 |
176500 |
1,53 |
-1,92 |
54,35 |
-56,27 |
-29,09 |
80 |
153000 |
0,80 |
-2,16 |
53,15 |
-55,31 |
-28,74 |
90 |
137000 |
0,22 |
-2,43 |
52,10 |
-54,53 |
-28,48 |
100 |
119500 |
-0,41 |
-2,72 |
51,17 |
-53,89 |
-28,31 |
Диаграммы удельных сил построены по данным табл. 3.2 на отдельном листе миллиметровой бумаги.
При движении поезда по длинному спуску его скорость не должна превышать величину Vдm, при которой, применяя экстренное торможение, поезд может быть остановлен на расстоянии SТ (тормозной путь). Такая скорость называется допускаемой по условиям торможения. Нормативная длина тормозного пути SТ устанавливается для каждой железной дороги (или её участка) и составляет более -11,8 ‰ - 1200 м для данного задания.
Тормозной путь в метрах слагается из пути подготовки к торможению SП и пути действительного торможения SД , м:
. (4.1)
Путь подготовки тормозов к действию в метрах определяется по формуле:
, (4.2)
где VН скорость в начале торможения, км/ч; tn – время подготовки тормозов к действию, с.
Время подготовки при автоматических тормозах находим по формуле, с:
, (4.3)
где a и e – коэффициенты, определяемые от числа осей по таблице (4.1) [7]; bт – удельная тормозная сила при скорости начала торможения, Н/кН; i – величина уклона на котором решается тормозная задача (спуск со знаком «-» или подъём со знаком «+»), ‰.
При количестве тормозных осей noт = 240 , а=10; е=15.
Время подготовки тормозов к действию на спуске iс =-11,8‰
Определяем путь подготовки тормозов к действию на спуске iс =-11,8 ‰
Используя данные табл. 1.2, по диаграмме удельных сил находим средние скорости движения для каждого элемента и определяем время движения по каждому элементу и по всему участку. Результаты вычислений сводим в табл. 5.1.
Таблица 5.1 - Расчёт времени хода поезда способом равномерных скоростей
Номера элементов j |
Длина элементов Sj, м |
Уклон элемента ij,‰ |
Vj, км/ч |
60∙Sj/Vj/1000 мин |
Ст. А 1 |
1250 |
0 |
95 |
0,79 |
2 |
1500 |
-5,7 |
98 |
0,92 |
3 |
500 |
0 |
95 |
0,32 |
4 |
3900 |
+8,37 |
24 |
9,75 |
5 |
1000 |
+0,44 |
85 |
0,71 |
6 |
1500 |
-11,8 |
96 |
0,94 |
7 |
850 |
0 |
95 |
0,54 |
8 |
1400 |
+12,8 |
23,4 |
12 |
9 |
600 |
+5,3 |
38 |
0,10 |
10 |
750 |
+3,5 |
48 |
0,94 |
Ст. Б 11 |
1250 |
0 |
95 |
0,79 |
12 |
1300 |
-2,41 |
78 |
1 |
13 |
400 |
-8,04 |
97 |
0,25 |