Тепловозы

ВВЕДЕНИЕ

«Тяга поездов и тяговые расчёты» – научная дисциплина, способствующая разрешению таких важнейших вопросов, как и выбор типа локомотива и его основных параметров, расчет веса состава, времени хода поезда по перегонам и оптимальных режимов вождения поездов; расчет тормозов; определение расхода воды, топлива, электроэнергии; обоснование требований к вагонному и путевому хозяйству с точки зрения уменьшения сопротивления движению.

Решение всех этих вопросов в свою очередь служит основанием для составления графиков движения поездов и оборота локомотивов, определения пропускной и провозной способности, расчетов по размещению остановочных пунктов тяговых подстанций, складов топлива, пунктов экипировки, размещению локомотивного парка и т.д.

В данной курсовой работе для заданного профиля пути, парка локомотива определяются основные тяговые показатели для решения вышеуказанных задач.

На основе выполненных расчетов строятся:

ü 

ü 

ü  U=f(s), времени t=f(s) и тока.

На основании построений определяются:

ü 

ü 

ü 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Для курсовой работы принимаю следующие исходные данные :

В соответствии с шифром (271) применяю профиль №1 от станции Е к станции А

Таблица 1 – профиль – №7

1. АНАЛИЗ ПРОФИЛЯ ПУТИ И УСТАНОВЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ РАСЧЕТНОГО ПОДЪЕМА

Расчетный подъем – это наиболее трудный для движения в данном направлении элемент профиля пути, на котором достигается расчетная скорость, соответствующая расчетной силе тяги локомотива. Если наиболее крутой подъем заданного участка достаточно длинный, то он принимается за расчетный. Если же наиболее крутой подъем заданного участка имеет небольшую протяженность и ему предшествуют «легкие» элементы профиля (спуски, площадки) на которых поезд может развить высокую скорость, то такой подъем не может быть принят за расчетный, так как поезд преодолевает его за счет накопленной кинетической энергии.

Для профиля расчетным подъемом будет элемент, имеющий крутизну i= 9‰, S=8000м.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ СОСТАВА ПО ВЫБОРНОМУ РАСЧЕТНОМУ ПОДЪЕМУ

Масс состава – один из важнейших показателей работы железнодорожного транспорта. Увеличение массы состава позволяет повысить провозную способность железнодорожной линии, уменьшить расход топлива и электрической энергии, снизить себестоимость перевозок. Поэтому массу грузового состава определяют исходя из полного использования тяговых и мощностных качеств локомотива.

Для выбранного расчетного подъема массу состава в тоннах вычисляют по формуле

где: Fкр– расчетная сила тяги локомотива, Н

 Р – расчетная масса локомотива, Т

ω‘_о – основное удельное сопротивление локомотива Н/кН

ω‘‘_{о –} основное удельное сопротивление состава Н/кН

i_р – крутизна расчетного подъема, ‰

g – ускорение свободного падения; g= 9,81 м/с²

Характеристики локомотива ВЛ 10:

Расчетная сила тяги                               F_кр=451250 Н;

Расчетная скорость                                Vр =46,7 км/ч;

Расчетная масса локомотива                 Р=184 т.

Величины ω‘_о  и ω‘‘_о  определяют для расчетной скорости локомотива Vр.

Основное удельное сопротивление локомотива в Н/кН рассчитывается по формуле

ω‘_о = 1,9 +0,01Vр + 0,003_*Vр²                                                          (2)

ω‘_о =1,9+0,01_*46,7+0,0003_*46,7²=3,02 Н/кН

Основное удельное сопротивление состава в Н/кН рассчитывается по формуле

ω‘‘_о= αω‘‘_о4 + βω‘‘_о6 + γω‘‘_о8                                                             (3)

где:α,β,γ – соответственно доли 4-,6-,8-осных вагонов в составе по массе

ω‘‘_{о4 -} основное удельное сопротивление 4-осных груженых вагонов, Н/кН: при подшипниках скольжения

при роликовых подшипниках

в данном случае

ω‘‘_о4 =0,75_*ω‘‘_о4 +0,25_*ω‘‘_о4                                                                  (6)

ω‘‘_о6 – основное удельное сопротивление груженых 6-осных вагонов, Н/кН:

ω‘‘_о8 – основное удельное сопротивление груженых 8-осных вагонов, Н/кН:

Здесь q₀₄;q₀₆;q₀₈ – масса приходящаяся на одну колесную пару соответственно,4-,6-,8-осного вагона, т/ось

где q₀₄;q₀₆;q₀₈ – масса брутто соответственно 4-,6-,8-осного вагона, т/ось.

q₀₄=86/4=51,5 т/ось;

q₀₆=124/6=20,67 т/ось;

q₀₈=168/8 т/ось;

Подставляя в формулы (1) – (9) значения из исходных данных находятся

ω‘‘₀ = 0,84_*1,37 + 0,01_*1,58 + 0,15_*1,29 = 1,36 Н/кН;

Принимаем Q=4250 т.

3. ПРОВЕРКА ПОЛУЧЕННОЙ МАССЫ СОСТАВА НА ПРОХОЖДЕНИЕ ВСТРЕЧАЮЩИХСЯ ПОДЪЕМОВ БОЛЬШЕЙ КРУТИЗНЫ, ЧЕМ РАСЧЕТНЫЙ, С УЧЕТОМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НАКОПЛЕННОЙ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

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, выполняются аналитическим способом. Порядковый номер проверяемого подъема – 11 имеет крутизну i_пр =12‰ и длину S_пр  =1500 м.

Используется расчетное соотношение

где Vн – скорость в начале проверяемого подъема; выбирается из условий подхода к проверяемому элементу; Vн= 80 км/ч;

Vk – скорость в конце проверяемого подъема. Эта скорость должна быть не менее расчетной, т.е. должно выдерживаться условие Vk≥Vр. Принимается что Vk=Vр.

Удельную силу тяги f_{к ср} и удельное сопротивление W_{к ср}  в пределах выбранного интервала изменения скоростей принимают равными их значениям при средней скорости рассматриваемого интервала.

Эти удельные силы вычисляются по формулам в Н/кН

W ₀ср´= 1,9+0,01_* Vср+0,0003_* Vср².

Значит

Согласно тяговой характеристики локомотива

F кcр= 350000 Н;

Значение силы тяги для локомотива Fскр для средней скорости Vср определяют по тяговой характеристике локомотива. Для той же средней скорости определяют основное удельное сопротивление W̉_оср локомотива по формуле (2), и основное удельное сопротивление W̉ ̉_оср  состава – по формуле (3) с использованием формул (4) – (9)

W ₀ср´= 1,9+0,01_*63,4+0,0003_*63,4²=3,74 Н/кН;

W_{04 ср}´´ = W₀₄ ср.ск´´+ W₀₄ ср.кач´´= 0,46+1,2 =1,66 Н/кН;

W_{0 ср}. ´´=0,84_*0,01_*188+0,15_*15 = 1,64 Н/кН;

откуда получаю

Не  трудно  заметить  S>Sпр  –  это  означает,  что  при  рассчитанной   массе состава

Q = 4250 т. поезд надежно преодолевает проверяемый подъем, крутизной больше расчетного, с учетом использования накопленной к началу элемента кинетической энергии.

4. ПРОВЕРКА ВОЗМОЖНОСТЕИ ТРОГАНИЯ ПОЕЗДА С МЕСТА ПРИ ОСТАНОВКАХ НА РАЗДЕЛЬНЫХ ПУНКТАХ

Проверка рассчитанной массы состава на трогание с места на раздельных пунктах заданного участка выполняется по формулам

где Fктр – сила тяги локомотива при трогании состава с мета, Н

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

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

Wтр = α(δW^к_тр4 + ε W^с_тр4) + β W^к_тр6 + γ W^к_тр8                            (14)

Здесь W^к_{тр4 и} W^с_тр4  – удельное сопротивление при трогании с места соответственно для 4-осных вагонов с подшипниками качения и подшипниками скольжения;

δ и ε – соответственно доли 4-осных вагонов с подшипниками качения и подшипниками скольжения; в курсовой работе δ=  γ=

Для вагонов на подшипниках качения

В этих формулах q₀  – масса, приходящаяся на одну колесную пару для данной группы вагонов ( при вычислении подставляются величины полученные по формулам (9).

Учитывая величины полученные ранее, и приведенные в исходных данных получаю следующие значения.

W_тр =084_*(0,74+1,25)+0,01_*1,01+0,15_*1= 1,83 Н/кН;

Масса состава Qтр полученная по условиям трогания с места больше массы состава Q, определенной по расчетному подъему, т.е. условие Qтр≥Q () выдерживается. Так как для проверки массы состава на трогание с места была выбрана станция, расположенная на наиболее трудном элементе, то трогание состава с места и разгон поезда обеспечивается на всех раздельных пунктах участка.

5. ПРОВЕРКА МАССЫ СОСТАВА ПО ДЛИНЕ ПРИЁМО-ОТПРАВОЧНЫХ ПУТЕЙ РАЗДЕЛЬНЫХ ПУНКТОВ ЗАДАННОГО УЧАСТКА

Чтобы выполнить проверку массы состава по длине приемоотправочных путей, необходимо определить число вагонов в составе, длину поезда и сопоставить эту длину с заданной длиной приемоотправочных путей станций.

Число вагонов в составе грузового поезда:

где q_4, q_6, q_{8 –} масса брутто  4-,6-, 8-осных вагонов, т.

Длины вагонов принимаются равными: 4-осного – 15м, 6-осного – 17м, 8-осного – 20м.

длина локомотива из исходных данных: ℓл =33м.

Общая длина поезда

ℓп ̉= 20 m8 + 17m6 + 15m4 +ℓл + 10м                                                 (19)

(здесь 10 м – запас длины на неточность установки поезда)

ℓп ̉= 20_*4+ 17_*1 +15_*42 +33+10 =770 м.

проверка возможности установки поезда на приемоотправочных путях выполняются по соотношению

ℓп≤ℓпоп;                                                                                                 (20)

где ℓпоп– длина приемо-отправочных путей, м.

В данной ситуации масса и длина поезда удовлетворяют все необходимые условия, следовательно корректировка массы поезда нецелесообразна.

6. СПРЯМЛЕНИЕ ПРОФИЛЯ ПУТИ

Для повышения точности результатов тяговых расчетов, а также для сокращения объема последних, необходимо спрямлять профиль пути.

Спрямление профиля состоит в замене двух или нескольких смежных элементов продольного профиля пути одним элементом, длина которого Sс равна сумме длин спрямляемых элементов, т.е.

Sс= S₁+ S₂ + … +S_h;                                                                               (21)

а крутизна i_с̉ вычисляется по формуле:

где i_1, i₂ i_n – крутизна элементов спрямляемого участка.

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

где Si – длина спрямляемого элемента, м;

Δi – абсолютная величина разности между уклоном спрямляемого элемента, ‰ т.е.

|i_с̉–i₁|

Проверке по формуле (23) подлежит каждый элемент спрямляемой группы. Чем короче элементы спрямления, тем более вероятно, что проверка их на удовлетворение условию (23) окажется благоприятной.

Кривые на спрямленном участке заменяются фиктивным подъемом, крутизна которого определяется по формуле: