Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Уральский государственный университет путей сообщения»
(ФГБОУ ВПО УрГУПС)
Кафедра «Электрическая тяга»
ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ ДЛЯ ПОЕЗДНОЙ РАБОТЫ
Расчетно – графическая работа
по дисциплине «Теория тяги поездов»
|
Проверил: ассистент Тихонов В.А. |
Выполнил: студент группы ПСт-311 Горбенко Т.О. |
Екатеринбург
2013
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………...…………..….3
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………….20
СПИОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ…………………….…21
Введение
Тяговые расчеты - важная составная часть науки о тяге поездов. Методы тяговых расчетов включают комплекс способов и приемов определения массы состава, скорости движения и времени хода по перегону, расхода топлива, воды и электрической энергии на тягу, решение тормозных задач. К основным нормам для тяговых расчетов относятся : данные для определения сопротивления движению подвижного состава, силы нажатия тормозных колодок, тормозные пути, коэффициент трения тормозных колодок, коэффициент сцепления колес локомотивов и вагонов с рельсами при тяге и торможении, расчетные значения силы тяги и скорости локомотивов на подъеме, силы тяги при трогании с места и другие. Эти нормы зависят от типов подвижного состава, их конструкции и условий эксплуатации.
Теория тяговых расчетов излагается в курсах тяги поездов, а методы расчетов и относящиеся к ним нормы определяются Правилами тяговых расчетов для поездной работы (ПТР).
Целью данной курсовой работы является проверка возможности работы заданного локомотива с расчетной массой с учетом всех ограничений при условии минимального времени хода.
В курсовой работе решаются следующие задачи:
- определить расчетную массу состава;
- определить допустимую скорость движения поезда на спусках;
- построить зависимости V( S ), t ( S ) при движении поезда по участку с расчетной массой состава и оценить полученные результаты :
1) по значениям технической и участковой скоростей движения;
2) по режиму проследования расчетного подъема.
1. Исходные данные и задание на курсовую работу
1.1 Общие данные
1.1.1 Участок А – Б – В имеет звеньевой путь.
1.1.2 Расположение осей станционных путей следующие;
- ось станции А расположена в начале первого элемента;
- ось станции Б расположена в середине элемента №13;
- ось станции В расположена в конце последнего элемента.
1.1.3 Длина станционных путей - 1050 м.
1.1.4 Допустимая скорость движения:
по перегонам - 80 км/ч ;
по станциям - 60 км/ч.
1.1.5 Допустимый тормозной путь при экстренном торможении - 1200 м.
1.1.6 Расчетный тормозной коэффициент поезда - 0,33.
1.1.7 Тормозные колодки - чугунные.
1.2 Индивидуальные исходные данные
1.2.1 Серия локомотива ВЛ8 , профиль пути участка А – Б – В № 8.
1.2.2 Вагонный состав поезда
Доля (по массе) восьмиосных и четырехосных вагонов в составе поезда :
Масса в тоннах, приходящихся на ось колесной пары, соответственно:
т.
т.
1.2.3 Начальные условия.
Начальная километровая отсечка участка , км
Скорость движения поезда в начале участка , км/ч.
Начальное значение времени движения поезда , мин.
, мин.
Таблица 1 – Профиль пути участка А – Б – В.
|
Номер элемента |
Длина элемента, м |
Уклон, о/о |
|
1 |
700 |
-0,2 |
|
2 |
1700 |
-1 |
|
3 |
1200 |
0 |
|
4 |
1800 |
5 |
|
5 |
1900 |
9 |
|
6 |
1400 |
10 |
|
7 |
3100 |
11,5 |
|
8 |
1200 |
0 |
|
9 |
1300 |
-2 |
|
10 |
1000 |
-7 |
|
11 |
1000 |
0 |
|
12 |
700 |
0,5 |
|
13 |
1400 |
1 |
|
14 |
1600 |
2 |
|
15 |
1100 |
0 |
|
16 |
800 |
-1 |
|
27 |
1200 |
-5 |
|
18 |
900 |
0 |
|
19 |
2900 |
12,5 |
|
20 |
1300 |
4 |
|
21 |
1200 |
1 |
|
22 |
1500 |
0 |
|
23 |
1100 |
-3 |
|
24 |
1600 |
-6 |
|
25 |
1400 |
-11 |
|
26 |
1300 |
0 |
|
27 |
1000 |
0,4 |
2. Содержание курсовой работы
Определение основных технических данных локомотив
Основные данные электровоза ВЛ-8 согласно ПТР приведены в таблице 2.
Таблица 2 – Данные электровоза ВЛ-8.
|
mл, т |
Fктр, кН |
Fкр, кН |
Vр, км/ч |
lл, м |
Vк, км/ч |
|
184 |
595 |
456 |
43,3 |
28 |
80 |
Тяговые характеристики электровоза ВЛ-8 представлены в таблице 3.
|
V, км/ч |
Fк, кгс |
|
0 |
60700 |
|
10 |
51000 |
|
20 |
49000 |
|
30 |
48100 |
|
40 |
47400 |
|
43,3 |
46500 |
|
50 |
43000 |
|
52 |
42500 |
|
60 |
25300 |
|
70 |
16000 |
|
80 |
11600 |
3. Допущения, применяемые в тяговых расчетах
4. Анализ спрямленного профиля пути
Участок №9 (L=3100м, i= 11,5%);
Участок №20 (L=1400м, i= -11%);
Участок №1 (L=700м, iтр= -0,2%);
5. Определение расчетной массы состава
5.1 Расчет критической массы состава
Критическая масса состава т, определяется по мощности локомотива из условия движения поезда по расчетному подъему с установившейся (равномерной) скоростью при работе локомотива в расчетном режиме:
,
где - критическая масса состава, т;
- расчетная сила тяги, Н;
- масса локомотива, т;
- расчетный подъем, %;
- удельное основное сопротивление движению состава, Н/кН.
Величину рассчитываем по формуле:
,
где V - скорость движения, км/ч,
кН.
Для состава, сформированного из четырехосных и восьмиосных вагонов, величину wо'' рассчитываем по формуле.
При известных слагаемых критическая масса состава равна:
т.
Округляем в меньшую сторону т.
5.2 Проверка критической массы состава по условию взятия поезда с места
Масса состава, рассчитанная выше, должна быть меньше массы mс тр , полученной по формуле
m c тр = Fктр / [ g(wтр + iтр )] – mл
где Fтр сила тяги при трогании с места, Н;
wтр основное удельное сопротивление движению при трогании с места, Н/кН;
iтр уклон участка пути, на котором происходит трогание поезда с места, о/оо;
mл расчетная масса локомотива, т.
Удельное основное сопротивление движению при трогании поезда с места для вагонов на роликовых подшипниках определяется по формуле
где mоi масса, приходящаяся на ось вагона iтого типа, т.
для четырехосных вагонов
кН
для восьмиосных вагонов
кН
Для состава из четырехосных и восьмиосных вагонов wтр определяем по выражению
wтр = 4wтр4 + 8wтр8,
wтр = 0.641.29+ 0.361.42 = 1,34 Н/кН.
Исходя из того, что проверка массы состава выполняется для наибольшего станционного уклона, целесообразно принять уклон станции А
mс тр = 595000/[9.81*(1.34 - 0.2)] = 52838,5 т;
Как видно из расчета, масса состава при трогании с места гораздо больше, чем истинная масса состава равная 3350 т.
5.3 Проверка массы состава по размещению на станционных путях
Длина поезда lп не должна превышать полезной длины приемо отправочных путей lпоп на участках обращения данного поезда (с учетом допуска 10 м на установку поезда).
Длина поезда определяется по формуле
lп = lс + nл lл + 10,
где lл длина локомотива, 28 м;
nл число локомотивов, nл = 1;
lс длина состава, м;
В расчетно – графической работе принимаем l4 = 14 м, l8 = 21 м.
Длина состава определяется по формуле
lс = (ni li),
где ni количество вагонов i того типа в составе;
li длина вагона i того типа, м.
Количество вагонов определяется по выражению
ni = i mс / mi,
где i доля вагонов i того типа ( по массе);
mi масса одного вагона i го типа, т.
Масса вагона определяется по числу осей и массе, приходящаяся на ось.
Количество четырехосных вагонов
lс = 36,7 14 + 11,96 21 = 770 м.
Окончательно длина поезда равна
lп = 770 + 1 28 + 10 = 808 м.
6. Построение диаграммы удельных результирующих сил поезда
Для получения в дальнейшем кривых движения поезда графическим способом необходимо предварительно рассчитать удельные результирующие силы, действующие на поезд при движении его по прямому и горизонтальному участку пути. При этом удельные результирующие силы поезда рассчитывают и строят на графике в зависимости от скорости движения для всех трех возможных режимов ведения поезда: тяги - fт , выбега - fв , служебного механического торможения – fсл.т . Совместное графическое изображение этих зависимостей принято называть диаграммой удельных результирующих сил поезда.
В тяговом режиме
fт = fк – wo ,
в режиме выбега
fв = - woх ,
в режиме служебного механического торможения
fсл.т = - (0.5 + bт) ,
где fк - удельная сила тяги, Н/кН
wo - удельное основное сопротивление движению поезда при езде локомотива под током, Н/кН;
woх - удельное основное сопротивление движению поезда при езде локомотива без тока, Н/кН;
bт - удельная тормозная сила при механическом торможении, Н/кН.
В свою очередь
bт = 1000 кр р;
где wх удельное основное сопротивление движению электровоза при езде без тока, Н/кН;
Fк сила тяги электровоза, Н;
Вк тормозная сила при электрическом торможении, Н;
кр расчетный коэффициент трения колодок о бандаж;
р расчетный тормозной коэффициент.
Удельное основное сопротивление движению электровоза определяется формулой
wх = 2,4 + 0,011V + 0,00035V2.
Для чугунных тормозных колодок
Расчет значений удельных результирующих сил выполняется для ряда скоростей движения в диапазоне от нуля до конструкционной с интервалом 10 км/ч.
Пример расчета при скорости равной 10 км/ч:
Сопротивление движению электровоза и состава при скоростях 0…10 км/ч принимается неизменным и равным его величине при V = 10 км/ч
wх = 2,4 + 0,01110 + 0,00035102 = 2,55 Н/кН;
wо'' = 0,641,52 + 0,361,62 = 1,56 Н/кН.
bт = 1000 0,198 0,33 = 65.34 Н/кН;
Числитель в этом выражении сила тяги электровоза Fк при скорости движения 10 км/ч. В диапазоне скоростей движения от нуля до скорости выхода на характеристику полного возбуждения ПВ силу тяги принимаем равной силе сцепления.
Для определения удельного основного сопротивления движению поезда при езде под током и без него, соответственно формулам (14) и (15), необходима прежде определить удельное основное сопротивление движению электровоза wо' и состава wо'' , соответственно по формулам (2) и (3), при скорости движения V = 10 км/ч
wо' = 1,9 + 0,0110 + 0,0003102 = 2,03 Н/кН;
При wо4'' = 0,991 Н/кН и wо8'' = 1,22 Н/кН, рассчитанные по выражениям (1) и (3) соответственно
Удельные результирующие силы по формулам:
В режиме тяги:
fт =14,43 1,12 = 13,3 Н/кН;
в режиме выбега
fв= 1.15 Н/кН;
в режиме служебного механического торможения
fсл.т= (0.5*65.34 + 1.58) = 33.82 Н/кН.
Аналогично рассчитываются удельные результирующие силы при других скоростях движения.
В конце данного раздела составляем таблицу удельных результирующих сил и строим на миллиметровой бумаге диаграмму удельных результирующих сил поезда соответственно fт (V), fв (V) и fсл.т(V).
Таблица удельных результирующих сил в режиме тяги
|
V, км/ч |
w0', Н/кН |
w04'', Н/кН |
w08'', Н/кН |
w0'', Н/кН |
w0, Н/кН |
fk, Н/кН |
fт, Н/кН |
|
0 |
1,9000 |
0,9055 |
1,1762 |
1,003 |
1,0497 |
17,1760 |
16,1263 |
|
10 |
2,0300 |
0,9911 |
1,223 |
1,0746 |
1,1243 |
14,4312 |
13,3069 |
|
20 |
2,2200 |
1,111 |
1,3032 |
1,1802 |
1,2343 |
13,8653 |
12,6310 |
|
30 |
2,4700 |
1,2651 |
1,4167 |
1,3197 |
1,3796 |
13,6106 |
12,2310 |
|
40 |
2,7800 |
1,4534 |
1,5635 |
1,493 |
1,56 |
13,4126 |
11,8526 |
|
43,3 |
2,8955 |
1,5231 |
1,6193 |
1,5577 |
1,6274 |
13,1579 |
11,5305 |
|
50 |
3,1500 |
1,676 |
1,7437 |
1,7004 |
1,7759 |
11,3186 |
9,5427 |
|
52 |
3,2312 |
1,7247 |
1,7837 |
1,7459 |
1,8232 |
12,0260 |
10,2028 |
|
60 |
3,5800 |
1,9329 |
1,9571 |
1,9416 |
2,0269 |
7,1590 |
5,1321 |
|
70 |
4,0700 |
2,224 |
2,204 |
2,2168 |
2,3133 |
4,5274 |
2,2141 |
|
80 |
4,6200 |
2,5493 |
2,4841 |
2,5258 |
2,6348 |
3,2824 |
0,6476 |
Таблица удельных результирующих сил в режиме выбега
|
V, км/ч |
wх, Н/кН |
w0Х, Н/кН |
fв, Н/кН |
|
0 |
2,4000 |
1,0757 |
-1,08 |
|
10 |
2,5450 |
1,1512 |
-1,15 |
|
20 |
2,7600 |
1,2625 |
-1,26 |
|
30 |
3,0450 |
1,4095 |
-1,41 |
|
40 |
3,4000 |
1,5923 |
-1,59 |
|
43,3 |
3,5325 |
1,6605 |
-1,66 |
|
50 |
3,8250 |
1,811 |
-1,81 |
|
60 |
4,3200 |
2,0654 |
-2,07 |
|
70 |
4,8850 |
2,3557 |
-2,36 |
|
80 |
5,5200 |
2,6817 |
-2,68 |
Таблица удельных результирующих сил в режиме служебного торможения
|
V, км/ч |
φкр, Н/кН |
bт, Н/кН |
fсл.т, Н/кН |
|
0 |
0,2700 |
89,1000 |
-45,63 |
|
10 |
0,1980 |
65,3400 |
-33,82 |
|
20 |
0,1620 |
53,4600 |
-27,99 |
|
30 |
0,1404 |
46,3320 |
-24,58 |
|
40 |
0,1260 |
41,5800 |
-22,38 |
|
43,3 |
0,1222 |
40,3260 |
-21,82 |
|
50 |
0,1157 |
38,1810 |
-20,90 |
|
60 |
0,1080 |
35,6400 |
-19,89 |
|
70 |
0,1020 |
33,6600 |
-19,19 |
|
80 |
0,0972 |
32,0760 |
-18,72 |
При построении диаграммы используем следующие масштабы:
- для скорости движения – mv = 2 мм/(км/ч);
- для удельных сил – mf = 12 мм/(Н/кН).
7. Определение допустимых скоростей движения поезда на спусках
Определение допустимых скоростей движения поезда на спусках производится с целью недопущения проследования поездом участков пути, имеющих спуски, со скоростями движения, превышающими допустимые значения по тормозным средствам поезда. Такая задача называется тормозной задачей и решается путем расчета режима экстренного торможения поезда, когда по заданным значениям тормозного пути Sт профиля пути и тормозными средствами поезда bт определяется максимально допустимое значение скорости начала торможения Vнт .
Тормозной путь Sт , м, имеет две составляющие
Sт = Sп + Sд ,
где Sп – подготовительный тормозной путь, м;
Sд - действительный тормозной путь, м.
Путь Sп, пройденный поездом за время подготовки тормозов к действию, находим по формуле:
Sп = 0,278Vнтtп,
где Sп подготовительный тормозной путь, м;
Vнт скорость движения в момент начала торможения, км/ч;
tп время подготовки тормозов к действию, с.
Количество осей состава определяем по формуле
Nо = 4n4 + 8n8=243 оси
Исходя из того, что данный грузовой состав имеет количество осей Nо равное 307, время tп рассчитывается по эмпирической формуле вида:
где iс уклон спрямленного элемента профиля пути на самом крутом спуске, о/оо; iс = - 11 о/оо.
При скорости движения V= 10 км/ч подготовительный путь равен:
Таким образом, расчет значений подготовительного тормозного пути Sп выполняем по (20) с учетом (21-22) для ряда скоростей начала торможения в диапазоне от 0 до Vк с шагом 10 км/ч и результаты расчетов заносим в таблицу 2.
|
V, км/ч |
bт, Н/кН |
tп, с |
Sп, м |
|
0 |
89,1000 |
11,85 |
0,00 |
|
10 |
65,3400 |
12,53 |
32,94 |
|
20 |
53,4600 |
13,09 |
69,67 |
|
30 |
46,3320 |
13,56 |
109,17 |
|
40 |
41,5800 |
13,97 |
150,79 |
|
46,7 |
40,3260 |
14,09 |
168,16 |
|
50 |
38,1810 |
14,32 |
199,05 |
|
60 |
35,6400 |
14,63 |
244,03 |
|
70 |
33,6600 |
14,90 |
289,95 |
|
80 |
32,0760 |
15,14 |
336,71 |
Зависимость действительного тормозного пути от скорости начала торможения Sд (Vнт) определяем путем решения графическим методом МПС основного уравнения движения поезда в режиме его экстренного торможения.
8. Техническая скорость движения поезда
где Lуч - длина участка А-Б-В, км, Lуч = 37,3 км.
Тх - время движения поезда по участку, мин, Тх = 38,5 мин.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
При построении кривых движения графическим способом не исключены погрешность построения, которая попадает в допустимый ГОСТом предел.
Данная расчетно–графическая работа рассчитана для условия минимального времени хода по участку. В настоящее время, в период сложного экономического и энергетического кризиса нашей страны, тяговые расчеты электрифицированного участка, целесообразнее проводить из условия наименьшего расхода электроэнергии. Тем самым снижается стоимость грузоперевозок, и грузооборот на железных дорогах соответственно увеличиться.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ