Тяговые расчёты

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 5

1 Анализ профиля пути и выбор расчетного подъема 6

2 Определение массы состава 7

3 Проверка полученной массы состава на прохождение подъемов большей крутизны, чем расчетный, с учетом накопленной кинетической энергии 10

4 Проверка полученной массы состава на трогание с места на остановочных пунктах 13

5 Проверка полученной массы состава по длине приемо - отправочных  путей. 15

6 Спрямление профиля пути 17

7 Построение диаграммы ускоряющих и замедляющих сил действующих на   поезд 21

8 Определение предельно допустимой скорости движения при заданных тормозных средствах поезда для трех значений уклона 26

9 Определение времени хода поезда по участку способом равновесных      скоростей 29

10 Построение кривых скорости и времени 30

11 Определение по кривой времени время хода поезда и технической скорости движения 31

12 Определение расхода дизельного топлива 32

Заключение 36

Спикок  литературы 37

Приложение А- Тяговая характеристика локомотива ВЛ80^р

Приложение Б- Диаграмма удельных равнодействующих сил, приложенных к поезду

Приложение В- Определение предельно допустимых значений скорости при заданных тормозных средствах

Приложение Г- Кривые скорости, времени и тока

 

ВВЕДЕНИЕ

В теории тяги изучают управляемое  движение поездов. При этом поезд  рассматривают как управляемую  систему, функционирующую в условиях переменных воздействий внешней  среды. Допустимые состояния поезда в целом и локомотива в частности, в области которых может нормально  протекать процесс движения, называют ограничениями. Смысл ограничений состоит в том, что величина какого-либо определяющего параметра системы не должна выходить за допускаемые границы. Ограничения обусловлены ресурсами управления и условиями эксплуатации.

Для расчёта движения используется математическая модель поезда – дифференциальное уравнение движения, описывающее  его поведение с достаточной для целей практики точностью. Решение дифференциального уравнения позволяет определить закон движения на всех этапах управления и поэтому составляет центральную часть теории тяги и тяговых расчётов.

     Расчетную часть теории тяги называют тяговыми расчетами. Тяговые расчёты используются для разработки графика движения поездов, изыскания и проектирования железных дорог, расчётов в области экономической эффективности перевозок. Таким образом, тяговые расчёты являются основным расчётным инструментом в деле рационального функционирования, планирования и развития железных дорог.

В данном курсовом проекте по имеющимся  исходным данным определим массу  и длину состава поезда, определим  предельно допустимую скорость по тормозным  средствам, техническую скорость движения и время хода поезда по участку  железной дороги, рассчитаем расход энергоресурсов на движение поезда.

 

1 АНАЛИЗ ПРОФИЛЯ ПУТИ И ВЫБОР РАСЧЕТНОГО ПОДЪЕМА

      Расчётный подъём – это наиболее трудный для движения в данном направлении элемент профиля пути, на котором достигается расчетная скорость, соответствующая расчетной силе тяге локомотива. Величина расчётного подъёма i_р выбирается в зависимости от типа профиля для каждого перегона и на этой основе – для всего заданного участка

     Наряду с подъёмом большой протяжённости имеется подъём большой крутизны, но небольшой длины, условия подхода к которому таковы, что возможно прохождение его за счёт использования кинетической энергии без снижения скорости движения поезда ниже расчётной скорости локомотива. За расчётный принимаем подъём меньшей крутизны, но большей длины – участок 18 (i = 8 ‰ , S = 4500м).Скоростной подъём – участок 7 (i = 10 ‰ , S = 1400 м)

      Расчётный подъём при наличии на элементе кривой

 

(1.1)

 

где	i	–	действительный уклон расчётного подъёма, ‰;
	iкр	–	фиктивный подъем, ‰.

      Предполагаем, что наш поезд полностью вмещается в кривой и, следовательно, фиктивный подъем будет равен

,

(1.2)

 

где

R

–

радиус кривой, м.

       Расчётный подъём

 

iр = 8 ‰.

 

       Принимаем i_р = 8 ‰.

 

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ СОСТАВА

Масса состава  – один из важнейших показателей работы железнодорожного транспорта. Увеличение масса состава позволяет снизить себестоимость перевозок, уменьшить расход топлива и электрической энергии. Поэтому массу грузового состава определяют исходя из условий полного использования мощности и тяговых качеств локомотива, а также кинетической энергии поезда.

Максимальную  массу грузового состава, которую  локомотив может перемещать по заданному участку, определяют из условия, что скорость движения поезда не должна опускаться ниже расчетной. Это условие вызвано тем, что продолжительное движение поезда в режиме тяги со скоростью ниже расчетной может привести к перегреву тяговых электрических двигателей и выходу их из строя.

Чтобы обеспечить движение поезда со скоростью не ниже расчётной массу состава выбирают таким образом, чтобы на самом трудном элементе профиля пути (расчётный подъём) равновесная скорость была равна  расчётной.

Массу состава  для выбранного расчётного подъёма определяем по формуле

                                          (2.1)

где – расчетная сила тяги локомотива, Н; = 512000 Н;

   – масса локомотива, т; = 192 т;

– основное удельное сопротивление движению локомотива, Н/т;

 – основное удельное сопротивление движению состава, Н/т;

– крутизна расчетного подъема, ‰; = 8 ‰.

Основное удельное сопротивление движению локомотива определяется при условии, что поезд движется на звеньевом пути, в составе поезда вагоны на роликовых подшипниках.

        (2.2)

где – расчетная скорость движения локомотива, = 43,5 км/ч.

 Н/т.

Основное  удельное сопротивление состава определяется по формуле

                                              (2.3)

где , , – доли четырехосных, шестиосных, восьмиосных вагонов в составе по массе соответственно; = 0,84, = 0,01, = 0,15;

  – основное удельное сопротивление 4-осных груженых вагонов, Н/т;  

  – основное удельное сопротивление 6-осных груженых вагонов, Н/т;                       

  – основное удельное сопротивление 8-осных груженых вагонов, Н/т.                

Основное  удельное сопротивление 4-осных груженых вагонов определяется по формуле

                                      (2.4)

где – масса, приходящаяся на одну колёсную пару четырехосного  вагона, т/ось;  = 22 т/ось.

Основное  удельное сопротивление 6-осных груженых вагонов определяется по формуле

                                      (2.5)

где   – масса, приходящаяся на одну колёсную пару шестиосного              вагона, т/ось; = 21,3 т/ось

Основное  удельное сопротивление 8-осных груженых вагонов

                                   (2.6)

где – масса, приходящаяся на одну колёсную пару восьмиосного                       вагона, т/ось; = 20,5 т/ось.

В соответствии с формулами (2.4), (2,5) (2.6) определяем:

 Н/т;

 Н/т;

 Н/т.

Найдем  основное удельное сопротивление состава по формуле (2.3)

 Н/т.

Определяем  массу состава

 т.

Округляем массу в соответствии с требованиями ПТР и принимаем           = 5300 т.

Максимальная  масса грузового состава, который заданный локомотив может перемещать по заданному участку, составляет = 5300 т.

 

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

 

Анализ  профиля пути показывает, что к  подъёму, принятому нами за расчётный, поезд может подойти с предельно допустимой скоростью, поскольку ему предшествуют спуски.

Масса состава  проверяется на прохождение поездом  участков профиля большей крутизны, чем расчетный подъем, учитывая при  этом использование кинетической энергии  поезда.

Чтобы убедиться  в том, что с таким составом принятый тепловоз преодолеет и подъем 8 ‰, рассчитаем, как изменится скорость по мере движения поезда по данному подъёму. Вычисления проведём в соответствии с выражением

                                              

,                                                           (3.1)

где  ― длина проверяемого элемента пути с подъемом большей крутизны, чем у рассматриваемого подъема, м;

  ― скорость движения поезда в конце и начале выбранного  интер- 

                  вала скорости, км/ч;

       ―    среднее значение удельной силы тяги на i-м интервале, Н/т;  

  ― среднее значение общей удельной силы сопротивления на i-м интервале, Н/т.

Полное основное сопротивление движению локомотива определяется по формуле

          

,                                                      (3.2)

Полное основное сопротивление движению состава определяется по формуле

          

,                                                      (3.3)

Полное основное сопротивление движению поезда определяется по формуле

                       ,                                                   (3.2)

     Удельная ускоряющая сила определяется  по формуле

                                                        

                                                        (3.4)

 где  ― средняя сила тяги локомотива на выбранном интервале, Н;

         ― среднее общее сопротивление движению поезда на выбранном интер-

вале скорости, Н.

      Удельная ускоряющая  сила с учетом движения по  подъему определяется по формуле

                                                      

                                             (3.5)  

Значение силы тяги локомотива определяем с помощью тяговой  характеристики тепловоза ВЛ80^р.

Весь расчет в соответствии с  формулами 3.1 ― 3.5 представим в           таблице 3.1.

Н/т;

Н;

  Н/т;

 Н/т;

 Н/т;

Н/т;

Н;

Н;

Н;

Н/т;

 Н/т;

м.

Таблица 3.1 - Проверка возможности преодоления подъема крутизной больше

                       расчетного

км/ч	км/ч	Н	Н/т	, Н	Н/т	, Н	, Н	,  Н	, Н/т	, Н/т	м	,м
85-75	80	226000	46,2	8870	19,9	105470	114340	111660	20,3	-79,7	837	1780
75-65	70	307000	40,7	7814	17,0	90152	97966	209034	38,1	-61,9	943