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
ФГУ ВПО
Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения
Кафедра: «Электрическая тяга»
Курсовая работа
«Тяговые расчеты при электрической тяге поездов»
Вариант 48
|
Работу выполнил: студент гр. УПП-806 Яковлев Д.А. |
Проверил: преподаватель кафедры Корнев А.С. |
Санкт-Петербург
2010 г
Введение………………………………………………………………………………..…………..3
1.Исходные данные…………………………………………………………………….………….4
2. Расчёт массы состава из условия равномерного
движения поезда на расчётном подъёме…………………………………………………………5
3. Проверка массы состава на возможность трогания с места…………………………………6
4. Проверка массы состава по длине станционных
приёмо-отправочных путей……………………………………………………………………….6
5. Расчет и построение диаграммы удельных сил
сопротивления движению,действующих на поезд……………………………………….……..7
6.Расчет удельных ускоряющих и замедляющих сил…………………………………………..9
7.Расчет и построение кривых движения………………………………………………...…….10
8. Построение функции зависимостей тока электровоза от пути и
расчёт полного расхода энергии на движение поезда…………………………………………13
8.1 Построение зависимостей ……………………………………………..…………..13
8.2 Расчёт полного расхода энергии…………………………………………………………13
8.3 Удельный расход энергии поезда………………………………………………………..14
Вывод……………………………………………………………………………………...………15
Список использованной литературы……………………………………………………………16
Введение
Тяговые расчёты выполняют для определения расчётной массы состава, времени движения поезда по перегону и расхода электроэнергии.
Тяговые расчёты необходимы при проектировании новых железных дорог и при переводе существующих участков на прогрессивные виды тяги. Результаты тяговых расчётов служат для составления графиков движения и расписания поездов, для определения пропускной способности линии (участка), потребного количества подвижного состава и локомотивных бригад, устройств тягового хозяйства и систем электроснабжения, а также расхода электроэнергии на тягу поездов.
- расчетная сила тяги электровоза (46000 кгс);
G – масса электровоза ВЛ-11 (184 т.);
Vр.– расчетная скорость электровоза (46,7 км / ч);
|
Наименование вагонов |
Грузоподъем-ность, т |
Масса тары, т |
Длина по осям автосцепок, м |
Кол-во осей |
Тип буксовых подшипников |
Коэф-т загрузки |
|
крытый |
68 |
22 |
14,7 |
4 |
качения |
0,62 |
|
Длина элемента |
Уклоны и отметки о наличие кривых |
|
1200 2800 1000 1700 4800 1600 1600 1400 1700 1600 1300 1400 1500 1400 3400 2800 1400 1200 1600 1300 |
1 -5 -2 2 3 2 5 18 7 2 1 4 5 -7 -5 4 0 -1 -2 -1 |
(2.1)
Движение с равномерной скоростью имеет место в том случае, если сумма действую-щих на поезд сил равна 0. На расчетном подъеме полное сопротивление должно быть равно расчетной силе тяги:
где – сила тяги на расчётном подъёме (расчётный подъём – подъём, на преодо-
ление которого затрачивается наибольшая работа)
W – полное сопротивление движению поезда
Сила тяги на расчётом подъёме не должна превышать предельную, которая ограничена по току или сцеплению. А скорость соответствующая этой силе тяги, называется расчётной скоростью.
(2.2)
Полное сопротивление движению поезда:
где – удельная сила основного сопротивления движению электровоза
- основное удельное сопротивления движению вагонов
(==)
G – вес локомотива
(2.3)
Q – масса состава
Согласно (2.1) можно записать:
Тогда масса состава:
где – расчетный подъем
Нагрузка на рельсы от оси колёсной пары определим по выражению:
где – средневзвешенная масса, отнесённая к одной оси колёсной пары
Основное удельное сопротивления движению вагонов:
где Vр.– расчетная скорость электровоза (46,7 км / ч);
Удельная сила основного сопротивления движению электровоза:
Определяю массу состава:
Рассчитанная масса состава проверяется на возможность трогания с места на остановочных пунктах:
где - удельное сопротивление состава
– уклон участка пути, на котором происходит трогание состава
(3.1)
Для состава на роликовых подшипниках, сопротивление при трогании с места определяется:
Тогда подставив в (3.1) соответствующие численные данные мы получим:
Следовательно, масса состава, рассчитанная ранее, меньше, чем масса состава, согласно выражению (3.1).
(4.1)
Наибольшая длинна поезда не должна превышать полезной длины приёмо-отправоч-ных путей, с учётом допуска 10 м на установку поезду. Вычисляем по выражению:
где - длина электровоза (= 33 м)
- число электровозов (=1)
- длина вагона (= 14,7 м)
- число вагонов
Число вагонов определяю по формуле:
где - число осей вагона
Произвожу расчёт формулы (4.1):
5. Расчет и построение диаграммы удельных сил сопротивления
движению,действующих на поезд
Кроме расчета основных удельных сил сопротивления движению необходимо рассчитать следующие величины: (Произвожу расчет для первого столбца (при , для остальных расчет производится аналогично):
(5.1)
основное удельное сопротивление движению электровоза на звеньевом пути при движении на выбеге;
3,67 ;
(5.2)
-
основное сопротивление движению электровоза при движении под током;
;
(5.3)
-
основное сопротивление движению электровоза при движении на выбеге;
(5.4)
-
основное сопротивление движению вагонов;
(5.5)
-
основное удельное сопротивление движению всего поезда при движении под током;
(5.6)
-
основное удельное сопротивление движению всего поезда при движении на выбеге.
Расчетные значения, полученные для различных скоростей движения поезда согласно указанным выражениям, заносят в таблицу 5.1:
Таблица 5.1
Удельными ускоряющими силами на горизонтальном участке пути называют силы
(6.1)
Приведем расчет при V =0 на соединении ПП:
(6.2)
Удельную силу тяги электровоза находят из выражения:
Силу тяги функции скорости на параллельном соединении «П» находят по тяговым характеристикам из ПТР, а - из таблицы 5.1.
Сначала заполняем таблицу 6.1 значениями на соединении ПП согласно расписанным скоростям. Затем заполняем значениями по ОП1, ОП2.
Таблица 6.1
Расчет замедляющих сил при служебном торможении:
(6.3)
Сила, возникающая при механическом торможении, определяется по выражению:
где - расчётный коэффициент трения чугунных колодок
- сумма расчётных сил нажатия тормозных колодок поезда
(6.4)
Привожу расчёт для :
Далее находим:
(6.5)
где – расчётная сила нажатия тормозных колодок на ось (стр. 13 ПТР)
=952
Отсюда:
(6.6)
Удельная тормозная сила поезда при экстренном торможении:
(6.7)
Удельную тормозную силу поезда при служебном торможении получаю из выражения:
Расчётные данные выражений (6.3 - 6.7) заношу в таблицу 6.1:
Таблица 6.1
7.Расчет и построение кривых движения
Уравнение движения поезда можно получить из следующего выражения:
(7.1)
где- удельная ускоряющая сила при
Это уравнение, которое приближенным графоаналитическим методом, когда в качестве независимой переменной выбирают приращение скорости .
(7.2)
где = 2, если время измеряем в минутах; силу, действующую на поезд, в кгс;
массу поезда в тоннах; скорость в км/ч.
(режим тяги)
(режим выбега)
(режим торможения)
Пройденный путь за время вычисляют по выражению:
(7.3)
Кривыми движения в тяговых расчетах называют зависимости V(S), t(S), согласно выражениям (6.2 и 6.3)
Средняя скорость движения принимается равной:
Vср = (Vk-Vн)/2 (7.4)
Vк = Vн - ∆V ∆V = Vk-Vн (6.5)
При пуске необходимо использовать приращение ∆V=10 км/ч до , после ∆V=5 км/ч.
На площадке в режиме выбега, установившаяся V поезда, всегда стремится к 0. На подъёме, в режиме выбега, установившаяся V также стремится к 0, с возможностью последующего скатывания назад, если состав не затормозить.
На спуске установившаяся V также может стремиться к 0, если величина уклона , будет меньше значения силы Wox при V=0 км/ч.
Если скорость более 100 км/ч, то доходим до 95 км/ч и движемся с постоянной скоростью до конца участка.
Таблица 7.1
Расчётные значения кривых движения
|
№ участка |
Vн км/ч |
Vк км/ч |
Vcp км/ч |
∆V км/ч |
fo кгс/тс |
fy=fo±i кгс/тс |
∆t мин |
∑∆t мин |
∆S м |
∑∆S м |
|
S=1200 i=1 тяга |
||||||||||
|
1 |
0 |
10 |
5 |
10 |
23,3 |
22,3 |
0,22 |
0,22 |
18,72 |
19 |
|
2 |
10 |
20 |
15 |
10 |
21,4 |
20,4 |
0,25 |
0,47 |
61,40 |
80 |
|
3 |
20 |
30 |
25 |
10 |
19,7 |
18,7 |
0,27 |
0,74 |
111,63 |
192 |
|
4 |
30 |
40 |
35 |
10 |
18,9 |
17,9 |
0,28 |
1,02 |
163,27 |
355 |
|
5 |
40 |
46,7 |
43,35 |
6,7 |
18,3 |
17,3 |
0,19 |
1,21 |
140,19 |
495 |
|
6 |
46,7 |
50 |
48,35 |
3,3 |
16 |
15 |
0,11 |
1,32 |
88,82 |
584 |
|
7 |
50 |
55 |
52,5 |
5 |
14,7 |
13,7 |
0,18 |
1,50 |
159,99 |
744 |
|
8 |
55 |
60 |
57,5 |
5 |
13,6 |
12,6 |
0,20 |
1,70 |
190,53 |
935 |
|
9 |
60 |
64,8 |
62,4 |
4,8 |
10,4 |
9,4 |
0,26 |
1,96 |
266,06 |
1200 |
|
S=2800 i= -5 выбег |
||||||||||
|
10 |
64,8 |
70 |
67,4 |
5,2 |
-2,2 |
2,8 |
0,93 |
2,88 |
1045,18 |
2245 |
|
11 |
70 |
75 |
72,5 |
5 |
-2,3 |
2,7 |
0,93 |
3,81 |
1121,06 |
3366 |
|
12 |
75 |
77,5 |
76,25 |
2,5 |
-2,5 |
2,5 |
0,50 |
4,31 |
636,69 |
4000 |
|
S=1000 i= -2 выбег |
||||||||||
|
13 |
77,5 |
76,7 |
77,1 |
-0,8 |
-2,5 |
-0,5 |
0,80 |
5,11 |
1030,06 |
5000 |
|
S=1700 i=2 тяга |
||||||||||
|
14 |
76,7 |
81,7 |
79,2 |
5 |
4,4 |
2,4 |
1,04 |
6,15 |
1377,75 |
6378 |
|
15 |
81,7 |
82,7 |
82,2 |
1 |
4 |
2 |
0,25 |
6,40 |
343,19 |
6700 |
|
S=4800 i=3 тяга |
||||||||||
|
16 |
82,7 |
84,76 |
83,73 |
2,06 |
3,3 |
0,3 |
3,43 |
9,84 |
4800,80 |
11500 |
|
S=1600 i=2 тяга |
||||||||||
|
17 |
84,76 |
87,01 |
85,885 |
2,25 |
3 |
1 |
1,13 |
10,96 |
1613,56 |
13100 |
|
S=1600 i=5 тяга |
||||||||||
|
18 |
87,01 |
82,91 |
84,96 |
-4,1 |
3,2 |
-1,8 |
1,14 |
12,10 |
1615,89 |
14700 |
|
S=1400 i=18 тяга |
||||||||||
|
19 |
82,91 |
77,91 |
80,41 |
-5 |
4,1 |
-13,9 |
0,18 |
12,28 |
241,52 |
14942 |
|
20 |
77,91 |
72,91 |
75,41 |
-5 |
5,4 |
-12,6 |
0,20 |
12,48 |
249,87 |
15191 |
|
21 |
72,91 |
67,91 |
70,41 |
-5 |
6,9 |
-11,1 |
0,23 |
12,70 |
264,83 |
15456 |
|
22 |
67,91 |
62,91 |
65,41 |
-5 |
8,9 |
-9,1 |
0,27 |
12,98 |
300,10 |
15756 |
|
23 |
62,91 |
58,51 |
60,71 |
-4,4 |
11,5 |
-6,5 |
0,34 |
13,32 |
343,15 |
16100 |
|
S=1700 i=7 тяга |
||||||||||
|
24 |
58,51 |
63,51 |
61,01 |
5 |
11,2 |
4,2 |
0,60 |
13,91 |
606,47 |
16706 |
|
25 |
63,51 |
67,51 |
65,51 |
4 |
9 |
2 |
1,00 |
14,91 |
1094,02 |
17800 |
|
S=1600 i=2 тяга |
||||||||||
|
26 |
67,51 |
72,51 |
70,01 |
5 |
7 |
5 |
0,50 |
15,41 |
584,58 |
18385 |
|
27 |
72,51 |
77,51 |
75,01 |
5 |
5,5 |
3,5 |
0,71 |
16,13 |
894,76 |
19280 |
|
28 |
77,51 |
78,01 |
77,76 |
0,5 |
4,8 |
2,8 |
0,09 |
16,21 |
115,95 |
19400 |
|
S=1300 i=1 тяга |
||||||||||
|
29 |
78,01 |
83,01 |
80,51 |
5 |
4,1 |
3,1 |
0,81 |
17,02 |
1084,29 |
20484 |
|
30 |
83,01 |
83,81 |
83,41 |
0,8 |
3,5 |
2,5 |
0,16 |
17,18 |
222,87 |
20700 |
|
S=1400 i=4 тяга |
||||||||||
|
31 |
83,81 |
82,81 |
83,31 |
-1 |
3,5 |
-0,5 |
1,00 |
18,18 |
1391,28 |
22100 |
|
S=1500 i=5 тяга |
||||||||||
|
32 |
82,81 |
80,41 |
81,61 |
-2,4 |
3,9 |
-1,1 |
1,09 |
19,27 |
1486,79 |
23600 |
|
S=1400 i= -7 выбег |
||||||||||
|
33 |
80,41 |
85,41 |
82,91 |
5 |
-2,7 |
4,3 |
0,58 |
19,85 |
805,00 |
24405 |
|
34 |
85,41 |
88,81 |
87,11 |
3,4 |
-2,8 |
4,2 |
0,40 |
20,26 |
588,82 |
25000 |
|
S=3400 i= -5 выбег |
||||||||||
|
35 |
88,81 |
93,4 |
91,105 |
4,59 |
-3 |
2 |
1,15 |
21,41 |
1745,87 |
26746 |
|
36 |
93,4 |
95 |
94,2 |
1,6 |
-3,1 |
1,9 |
0,42 |
21,83 |
662,37 |
27408 |
|
37 |
95 |
95 |
95 |
0 |
-3,2 |
1,8 |
0,63 |
22,46 |
999,50 |
28400 |
|
S=2800 i=4 тяга |
||||||||||
|
38 |
95 |
90 |
92,5 |
-5 |
1,8 |
-2,2 |
1,14 |
23,59 |
1755,40 |
30155 |
|
39 |
90 |
87,6 |
88,8 |
-2,4 |
2,3 |
-1,7 |
0,71 |
24,30 |
1046,80 |
31200 |
|
S=1400 i=0 тяга |
||||||||||
|
40 |
87,6 |
91,7 |
89,65 |
4,1 |
2,2 |
2,2 |
0,93 |
25,23 |
1395,08 |
32600 |
|
S=1200 i= -1 выбег |
||||||||||
|
41 |
91,7 |
88,7 |
90,2 |
-3 |
-2,9 |
-1,9 |
0,79 |
26,02 |
1189,22 |
33800 |
|
S=1600 i= -2 выбег |
||||||||||
|
42 |
88,7 |
86,7 |
87,7 |
-2 |
-2,9 |
-0,9 |
1,11 |
27,13 |
1627,32 |
35400 |
|
S=1300 i= -1 торможение |
||||||||||
|
43 |
86,7 |
85 |
85,85 |
-1,7 |
-22 |
-21 |
0,04 |
27,17 |
58,03 |
35458 |
|
44 |
85 |
80 |
82,5 |
-5 |
-22,5 |
-21,5 |
0,12 |
27,29 |
160,20 |
35618 |
|
45 |
80 |
75 |
77,5 |
-5 |
-22,5 |
-21,5 |
0,12 |
27,40 |
150,49 |
35769 |
|
46 |
75 |
70 |
72,5 |
-5 |
-22,8 |
-21,8 |
0,11 |
27,52 |
138,85 |
35905 |
|
47 |
70 |
65 |
67,5 |
-5 |
-23,3 |
-22,3 |
0,11 |
27,63 |
126,37 |
36030 |
|
48 |
65 |
60 |
62,5 |
-5 |
-23,7 |
-22,7 |
0,11 |
27,74 |
114,95 |
36146 |
|
49 |
60 |
55 |
57,5 |
-5 |
-24,3 |
-23,3 |
0,11 |
27,85 |
103,03 |
36249 |
|
50 |
55 |
50 |
52,5 |
-5 |
-24,9 |
-23,9 |
0,10 |
27,95 |
91,71 |
36341 |
|
51 |
50 |
46,7 |
48,35 |
-3,3 |
-25,6 |
-24,6 |
0,07 |
28,02 |
54,16 |
36395 |
|
52 |
46,7 |
40 |
43,35 |
-6,7 |
-26,5 |
-25,5 |
0,13 |
28,15 |
95,11 |
36490 |
|
53 |
40 |
30 |
35 |
-10 |
-28,5 |
-27,5 |
0,18 |
28,33 |
106,27 |
36596 |
|
54 |
30 |
20 |
25 |
-10 |
-31,7 |
-30,7 |
0,16 |
28,49 |
68,00 |
36664 |
|
55 |
20 |
10 |
15 |
-10 |
-43,8 |
-42,8 |
0,12 |
28,61 |
29,26 |
36693 |
|
56 |
10 |
0 |
5 |
-10 |
-51,2 |
-50,2 |
0,10 |
28,71 |
8,32 |
36700 |
8. Построение функции зависимостей тока электровоза от пути и
расчёт полного расхода энергии на движение поезда
8.1 Построение зависимостей
На графике кривых движения выбираются характерные точки изменения скорости, а также точки соответствующие переходам с одного режима на другой.
Для каждой из этих точек по токовым характеристикам (см. ПТР) находят ток электровоза и наносят эти значения на график движения.
При переходе с одного режима на другой (ПВ-ОП1-ОП2 и обратно), полагают, что сила тока изменяется скачком, то есть мгновенно.
8.2 Расчёт полного расхода энергии
Зависимость выражается в виде ломаной линии, разбивают на прямолинейные участки. В пределах каждого участка ток считают равным его среднему значению:
(8.1)
(8.2)
Каждому участку соответствующего интервала времени Δt. Расход энергии на каждом i участке пути, проходящем в режиме тяги, определяется:
(8.3)
где =3000В (напряжение контактной сети)
Полный расход энергии при движении по перегону:
Таблица 8.1
Расход энергии при движении по перегону
|
№ |
(A) |
(A) |
(A) |
(мин) |
(А*мин) |
(А*мин) |
режим |
|
|
1 |
1360 |
1200 |
1280 |
0,22 |
287,00 |
281,60 |
тяга |
|
|
2 |
1200 |
1150 |
1175 |
0,25 |
287,99 |
569,59 |
||
|
3 |
2290 |
2220 |
2255 |
0,27 |
602,94 |
1172,53 |
||
|
4 |
2220 |
2160 |
2190 |
0,28 |
611,73 |
1784,26 |
||
|
5 |
2160 |
2140 |
2150 |
0,19 |
416,33 |
2200,59 |
||
|
6 |
2140 |
1780 |
1960 |
0,11 |
215,60 |
2416,19 |
||
|
7 |
2260 |
2320 |
2290 |
0,18 |
417,88 |
2834,08 |
||
|
8 |
2320 |
1940 |
2130 |
0,20 |
422,62 |
3256,69 |
||
|
9 |
1940 |
1720 |
1830 |
0,26 |
467,23 |
3723,93 |
||
|
10 |
0 |
0 |
0 |
0,93 |
0,00 |
3723,93 |
выбег |
|
|
11 |
0 |
0 |
0 |
0,93 |
0,00 |
3723,93 |
||
|
12 |
0 |
0 |
0 |
0,50 |
0,00 |
3723,93 |
||
|
13 |
0 |
0 |
0 |
0,80 |
0,00 |
3723,93 |
выбег |
|
|
14 |
1340 |
1220 |
1280 |
1,04 |
1333,33 |
5057,26 |
тяга |
|
|
15 |
1220 |
1200 |
1210 |
0,25 |
302,50 |
5359,76 |
||
|
16 |
1200 |
1150 |
1175 |
3,43 |
4034,17 |
9393,93 |
Тяга |
|
|
17 |
1150 |
1100 |
1125 |
1,13 |
1265,63 |
10659,55 |
Тяга |
|
|
18 |
1100 |
1180 |
1140 |
1,14 |
1298,33 |
11957,89 |
тяга |
|
|
19 |
1180 |
1280 |
1230 |
0,18 |
221,22 |
12179,11 |
тяга |
|
|
20 |
1280 |
1410 |
1345 |
0,20 |
266,87 |
12445,98 |
||
|
21 |
1410 |
1570 |
1490 |
0,23 |
335,59 |
12781,56 |
||
|
22 |
1570 |
1770 |
1670 |
0,27 |
458,79 |
13240,35 |
||
|
23 |
1770 |
2020 |
1895 |
0,34 |
641,38 |
13881,74 |
||
|
24 |
2020 |
1780 |
1900 |
0,60 |
1130,95 |
15012,69 |
тяга |
|
|
25 |
1780 |
1600 |
1690 |
1,00 |
1690,00 |
16702,69 |
||
|
26 |
1600 |
1440 |
1520 |
0,50 |
760,00 |
17462,69 |
тяга |
|
|
27 |
1440 |
1280 |
1360 |
0,71 |
971,43 |
18434,12 |
||
|
28 |
1280 |
1260 |
1270 |
0,09 |
113,39 |
18547,51 |
||
|
29 |
1260 |
1180 |
1220 |
0,81 |
983,87 |
19531,38 |
тяга |
|
|
30 |
1180 |
1170 |
1175 |
0,16 |
188,00 |
19719,38 |
||
|
31 |
1170 |
1180 |
1175 |
1,00 |
1175,00 |
20894,38 |
тяга |
|
|
32 |
1180 |
1220 |
1200 |
1,09 |
1309,09 |
22203,47 |
тяга |
|
|
33 |
0 |
0 |
0 |
0,58 |
0,00 |
22203,47 |
выбег |
|
|
34 |
0 |
0 |
0 |
0,40 |
0,00 |
22203,47 |
||
|
35 |
0 |
0 |
0 |
1,15 |
0,00 |
22203,47 |
выбег |
|
|
36 |
0 |
0 |
0 |
0,42 |
0,00 |
22203,47 |
||
|
37 |
0 |
0 |
0 |
0,63 |
0,00 |
22203,47 |
||
|
38 |
980 |
1050 |
1015 |
1,14 |
1153,41 |
23356,88 |
тяга |
|
|
39 |
1050 |
1080 |
1065 |
0,71 |
751,76 |
24108,65 |
||
|
40 |
1080 |
1040 |
1060 |
0,93 |
987,73 |
25096,37 |
тяга |
|
|
41 |
0 |
0 |
0 |
0,79 |
0,00 |
25096,37 |
выбег |
|
|
42 |
0 |
0 |
0 |
1,11 |
0,00 |
25096,37 |
выбег |
|
|
торможение |
(8.4)
8.3 Удельный расход энергии поезда
Удельный расход энергии определяется по выражению:
Q- масса состава, т;
S - длина перегона, км
Вывод
В результате проделанной работы, мы приобрели теоретические и практические знания по выполнению тяговых расчетов. При проектировании новых железнодорожных участков тяговые расчеты являются основополагающим документом.
После построения кривых движения выяснили, что наш состав прошел заданный перегон со средней скоростью 78,6 км/ч, что вполне приемлемо и находится в полном соответствии с магистральным грузовым движением.
Также был произведен расчет полной электрической энергии, которая была потреблена электровозом при движении по перегону.
Локомотив ВЛ-11(2х секционный) массы состава прошёл расстояние 36,7 км от станции А до станции Б прошёл за 28,71мин и затратил энергии.