Курсовая работа по "Транспорту". 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зміст

 

1 Спрямлення профілю заданої ділянки 

2 Розрахунок та побудова характеристик заданого ЕРС 

2.1 Перерахунок характеристик двигуна при зміні діаметра коліс і передаточного відношення тягового редуктора 

2.2 Розрахунок та побудова тягової характеристики 

2.3 Побудова обмежень тягової характеристики 

3 Розрахунок маси поїзда 

3.1 Розрахунок маси состава вантажного поїзда 

3.2 Перевірка маси поїзда на можливість зрушування з місця і по довжині приймально-відправних колій станцій 

3.3 Перевірка маси поїзда по довжині приймально-відправних колій  
станцій 

4 Розрахунок та побудова діаграм питомих рівнодіючих сил при русі поїзда на площадці 

4.1 Визначення прискорюючих сил в режимі вибігу 

4.2 Визначення прискорюючих сил в режимі механічного гальмування 

4.3 Розрахунок питомих рівнодіючих сил в режимі тяги 

5 Розрахунок гальмової задачі 

6 Побудова кривих струму 

7 Побудова кривих руху 

8 Визначення витрати електроенергії і раціонального режиму ведення потягу 

9 Перевірка розрахункової ваги потягу по нагріванню тягових електродвигунів 

Список використаної літератури 

 

 

 

Вихідні дані

 

Завдання № 98

Дані про розміщення станцій на ділянках, довжини та ухили елементів профілю колії, а також параметри кривих наведені в таблиці 1.

 

Таблиця 1 – Вихідні дані

№ елементів профілю колії	Станція	Ухили колії, i ‰	Довжини елементів профілю колії , S, м	Криві колії
				Радіус R, м або кут α	Довжина Sкр, м
1	2	3	4	5	6
1	А	0	1000
2		+6,6	1100	750	600
3		+5,8	700
4		+8,0	1350	15°	450
5		+14,3	3700	1050	500
6		0,0	1150
7		+1,8	550
8		+6,3	900
9	Б	0	1250
10		+4,5	650	900	300
11		+1,6	1050
12		+2,2	3250
13		+9,2	750
14		+0,5	1200	25°	600
15		-11,9	950	700	400
16		+14,8	1000
17	В	0	1100
18		+1,6	700
19		+2,8	1100	600	450
20		+7,6	700
21		0,0	450
22		-3,3	3050	20°	400
23		+4,2	1400
24		+3,8	500
25	Г	0	1200

 

1.1 Серія ЕРС, тип тягового двигуна 2ЕЛ4, ДТК-800А;

1.2 Передаточне відношення тягового редуктора 4,2;

1.3 Діаметр бандажів коліс, мм                                              1100;

1.4 Номінальне значення напруги в контактній мережі, кВ 3,0;

1.5 Значення найбільшого допустимого струму двигуна, А 760;

1.6 Маса електровоза, т 184;

1.7 Додаткові дані: обмеження швидкості 50 км/г на ділянці  №20;

 

 

Процентний вміст 4-вісних вагонів у составі 40;

Процентний вміст 6-вісних вагонів у составі 10;

Процентний вміст 8-вісних вагонів у составі 50;

Середнє навантаження на вісь 4-вісного вагона, т 21;

Середнє навантаження на вісь 6-вісного вагона, т 23;

Середнє навантаження на вісь 8-вісного вагона, т 21;

Гальмовий шлях, км 0,9.

 

1 Спрямлення профілю заданої ділянки

 

Спрямлення повздовжнього профілю шляху проводимо у відповідності з наступними правилами:

• станції спрямленню не підлягають;
• спрямляються однакові по знаку та близькі по величині ухилу ділянки;
• спрямляються тільки суміжні ділянки.

Ухил спрямленої ділянки знаходимо по формулі:

,  (1)

де ii – ухил кожного з приведених дійсних елементів профілю шляху, ‰;

Si – довжина кожного з приведених дійсних елементів профілю шляху,м.

 

Перевірку можливості спрямлення знаходимо по формулі:

. (2)

Криві шляху кожного спрямленого або залишеного дійсного елемента заміняємо фіктивним підйомом, ухил якого визначається виразом:

 (3)

де Sкрj –довжина кожної з приведених кривих, м;

Rкрj – радіус кожної з приведених кривих, м;

α° - центральний кут кривої, град.

 

Результуючий ухил спрямленої ділянки:

, (4)

де зі знаком "+" береться підйом, а зі знаком "–" спуск.

 

У відповідності з приведеними виразами перевіряємо можливість спрямлення на прикладі елементів 2,3 і 4.

Знаходимо ухил спрямленої ділянки:

‰.

Перевіряємо можливість спрямлення:

,

,

.

Так як перевірка виконується, то спрямлення заданих ділянок можливо.

 

Знаходимо фіктивний підйом на спрямленій ділянці від кривих:

 

 

 

 

Потім знаходимо результуючий ухил спрямленої ділянки:

 ‰.

Аналогічно перевіряємо можливість спрямлення заданих елементів і знаходимо результуючі ухили на даних елементах. Результати спрямлення та приведення профілю шляху зводимо в таблицю 2 і наносимо на рисунок 3.

 

Таблиця 2 – Спрямлення та приведення профілю шляху

№ ел.	ii,‰	Si, м	Rкр, м	Sкр, м	i′c, ‰	i″c, ‰	ic, ‰	Sc,м	Перевірка	№ спр. ел-та
1 А	0	1000					0	1000		1
2	+6,6	1100	750	600	7,0	0,2	7,2	3150	4737	2
3	+5,8	700							1636
4	+8,0	1350	15°	450					2045
5	+14,3	3700	1050	500	14,3	0,1	14,4	3700		3
6	0,0	1150			0,6		0,6	1700	3434	4
7	+1,8	550							1643
8	+6,3	900			6,3		6,3	900		5
9 Б	0	1250					0	1250		6
10	+4,5	650	900	300	2,4	0,1	2,5	4950	941	7
11	+1,6	1050							2582
12	+2,2	3250							11445
13	+9,2	750			9,2		9,2	750		8
14	+0,5	1200	25°	600	0,5	0,3	0,8	1200		9
15	-11,9	950	700	400	-11,9	0,4	-11,5	950		10
16	+14,8	1000			14,8		14,8	1000		11
17 В	0	1100					0	1100		12
18	+1,6	700			2,3	03	2,6	1800	2727	13
19	+2,8	1100	600	450					4286
20	+7,6	700			7,6		7,6	700		14
21	0,0	450			-2,9	0,4	-2,5	3500	695	15
22	-3,3	3050	20°	400					4714
23	+4,2	1400			4,1		4,1	1900	19000	16
24	+3,8	500							6786
25 Г	0	1200					0	1200		17

 

Висновок:  після спрямлення та приведення профілю колії отримуємо  17 спрямлених елементів профілю колії. В якості розрахункового підйому приймаємо елемент профілю колії №3 з ухилом і = 14,4 ‰ довжиною 3700 м .

 

2 Розрахунок та побудова характеристик заданого ЕРС

 

2.1 Перерахунок характеристик двигуна при зміні діаметра коліс і передаточного відношення тягового редуктора

 

Розрахунок електромеханічних характеристик тягового двигуна ДТК-800А електровоза 2ЕЛ4 відбувається шляхом перерахунку відомих електромеханічних характеристик, що приведені в таблиці 3.

Коефіцієнти перерахунку визначаються по наступним виразам:

  , (5)

  , (6)

де D1 та D2 – діаметри бандажів коліс відповідно електровоза-оригінала та заданого електровоза, м;

m1 та m2 – передаточні відношення тягового редуктора відповідно електровоза-оригінала та заданого електровоза;

U1 та U2 – номінальні значення напруги в контактній мережі відповідно електровоза-оригінала та заданого електровоза, В.

 

Знаходимо коефіцієнти перерахунку:

,

.

Перерахунок електромеханічних характеристик проводимо по наступним виразам:

 , (7)

, (8)

де V1 і V2 – задана та перерахована швидкість;

 і – задана та перерахована сила тяги.

  км/год,

  кгс.

У відповідності з приведеними виразами проводимо розрахунок для струму 200 А   на повному полі паралельного з’єднання :

  км/год,

 кгс.

 

 

2.2 Розрахунок та побудова тягової характеристики

 

Для визначення тягових характеристик електровоза необхідно силу тяги двигуна перемножити на кількість двигунів електровоза з припущенням, що всі тягові двигуни реалізують однакову силу тяги. Тобто при певному значенні сили струму визначаємо силу тяги одного двигуна і множимо на кількість двигунів:

, (9)

де Fкд – сила тяги двигуна, кгс;

nд – кількість двигунів електровоза.

 кгс

Результати перерахунку заносимо в таблицю 3. По даним таблиці 3 будуємо електромеханічні характеристики тягового двигуна ДТК-800А, приведені на рисунку 1. Перераховані тягові характеристики електровоза приведені на рисунку 2.

 

 

 

 

Таблиця 3 – Електромеханічні і тягові характеристики тягового двигуна ДТК-800А  електровоза 2ЕЛ4

 

І, А	ПЗ					ПЗ1			ПЗ2			ПЗ3			ПЗ4
	Fкд,  кгс	Fк, кгс	V, км/год			Fкд,  кгс	Fк, кгс	V, км/год	Fкд,  кгс	Fк, кгс	V, км/год	Fкд,  кгс	Fк, кгс	V, км/год	Fкд,  кгс	Fк, кгс	V, км/год
			С	СП	П	П			П			П			П
200	1555	12440	15,0	31,1	63,1	-	-	81,2	-	-	-	-	-	-	-	-	-
300	2997	23979	11,6	24,3	49,8	2492	19933	58,8	2117	16934	66,1	1674	13395	78,4	-	-	-
400	4675	37397	9,8	20,9	43,1	4091	32728	48,8	3527	28212	54,5	2921	23367	62,2	2352,0	18816	73,0
500	6372	50980	8,6	18,8	39,2	5754	46029	43,4	5002	40019	47,9	4351	34810	53,6	3719,1	29753	60,5
600	8147	65174	7,9	17,5	36,7	7401	59212	40,1	6512	52097	43,7	5879	47028	47,8	5193,5	41548	53,7
700	9780	78239	7,3	16,5	34,9	9023	72183	37,8	8067	64539	41,0	7473	59788	44,2	6735,5	53884	49,3
800	11454	91634	6,8	15,8	33,7	10656	85248	36,3	9670	77357	39,2	9048	72383	41,9	8252,6	66021	46,1
900	-	-	6,5	15,2	32,7	-	-	35,3	-	-	37,9	-	-	40,3	-	-	44,1

 

 

 

2.3 Побудова обмежень тягової характеристики

 

Розрахунок обмеження сили тяги по зчепленню для заданого електровоза по наступним формулам:

,  (10)

де Р – маса електровоза;

Ψк – розрахунковий коефіцієнт зчеплення.

Значення Ψк з допомогою формули, рекомендованої Правилами тягових розрахунків для поїзної роботи [1]. Для електровоза 2ЕЛ4 коефіцієнт зчеплення рівний:

 (11)

При ступеневому регулюванні потужності тягових двигунів сила тяги по зчепленню являє собою найбільше середнє значення сили тяги, яке може бути реалізоване за умовами зчеплення. Однак короткочасно при переході на більш високі позиції регулювання потужності тягового двигуна допускається реалізація сили тяги max , яка перевищує і визначається за формулою

,

 - максимальна сила зчеплення;

- коефіцієнт нерівномірності по силі тяги; =0,1.

,

 кгс,

 кгс.

Результати розрахунку обмеження сили тяги по зчепленню зводимо в таблицю 4.

 

Таблиця 4 – Розрахунок обмеження сили тяги по зчепленню

V, км/год	0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70
Ψк	0,340	0,297	0,285	0,278	0,273	0,268	0,264	0,256	0,248	0,240	0,233
Fзч, кгс	62560	54556	52440	51165	50171	49304	48505	47017	45606	44234	42885
Fзч max, кгс	68816	60012	57684	56282	55188	54234	53356	51719	50166	48657	47173

 

По результатам перерахунку наносимо обмеження по зчепленню на тягові характеристики електровоза, які приведені на рисунку 2.

Розрахуємо обмеження сили тяги по струму на основі електротягової характеристики двигуна ДТК-800А. Необхідно визначити сили тяги двигуна і сили тяги електровоза, які відповідають максимально допустимому струму двигуна (760 А), та середньому значенню пускового струму

  А

Результати розрахунку зводимо в таблицю 5.

 

 

 

Таблиця 5 – Обмеження сили тяги по струму

Режим збудження		ПЗ	ОЗ1	ОЗ2	ОЗ3	ОЗ4
Fкд, кгс	Ідпуск	9650	8900	7950	7300	6600
	Іmax	10800	10000	9000	8350	7650
Fк, кгс	Ідпуск	77200	71200	63600	58400	52800
	Іmax	86400	80000	72000	66800	61200

Отримані обмеження наносимо на тягові характеристики.

Висновок: після розрахунків та побудови електромеханічних та тягових характеристик отримуємо Vр = 40 км/год, V1 = 42 км/год, V2 = 44 км/год, V3 = 46,5 км/год, V4 = 50 км/год, Fктр = 62560 кгс, Fкр = 47000 кгс.

 

 

3 Розрахунок маси поїзда

 

3.1 Розрахунок маси состава вантажного поїзда

 

Маса состава вантажного поїзда в залежності від характеру профілю колії залізничної лінії визначають за умов руху:

• по розрахунковому підйому зі сталою швидкістю;
• по найважчому підйому з несталою швидкістю з використанням кінетичної енергії („живої сили”) поїзда.

В даному курсовому проекті масу вантажного поїзда визначаю по розрахунковому підйому зі сталою швидкістю. Приймаємо, що розрахунковий підйом буде на 3 ділянці оскільки ухил і = 14,4 ‰ протяжністю 3700 м.

Маса поїзда, що відповідає реалізації на розрахунковому підйомі параметрів розрахункового режиму електровоза, визначається за формулою

,  (12)

де Fкр – сила тяги розрахункового режиму, кгс;

–питомий основний опір руху електровоза під струмом, кгс/т;

 – питомий основний опір руху состава, кгс/т;

ip – розрахунковий підйом, ‰;

Р - маса електровоза, т.

Питомий основний опір руху електровоза визначається за формулою:

, (13)

де Vр – швидкість розрахункового режиму, км./год.

Питомий основний опір руху состава визначається за формулою:

 (14)

де a, β, g – виражена в частках одиниці маса відповідно 4-вісних, 6-вісних та 8-вісних вагонів в составі;

 – питомий основний опір  руху відповідно 4-вісних, 6-вісних  та 8-вісних вагонів в составі, кгс/т.

, (15)

, (16)

. (17)

де q04 – маса ,яка припадає на одну вісь 4-вісних вагонів, т;

q06 – маса ,яка припадає на одну вісь 6-вісних вагонів, т;

q08 – маса ,яка припадає на одну вісь 8-вісних вагонів, т.

Даному режиму відповідає розрахункова швидкість Vр = 40 км/год і розрахункова сила тяги Fкр = 47000 кгс.

Знаходимо питомий основний опір руху:

,

,

,

  

,

  

Знаходимо масу поїзда:

т.

Приймаємо масу поїзда Q = 2800 т.

 

3.2 Перевірка маси поїзда на можливість зрушування з місця і по довжині приймально-відправних колій станцій

 

Перевіряємо масу поїзда при зрушенні з місця відповідно виразу:

, (16)

де Qтр – маса складу,який можна буде узяти з місця, т;

Fктр – сила тяги електровоза при зрушуванні, яка визначається обмеженнями тягової характеристики при V = 0 (рисунок 2), кгс;

wтр – питомий опір руху поїзда при зрушуванні з місця, кгс/т;

iтр – ухил при зрушуванні поїзда з місця, ‰.

Питомий опір руху поїзда при зрушуванні з місця визначається за формулою:

, (17)

де – питомий опір 4-вісних, 6-вісних і 8-вісних вагонів при зрушуванні з місця, кгс/т.

Для рухомого складу на підшипниках кочення питомий опір руху при зрушуванні рівний:

, (20)

, (21)

. (22)

 

Найбільша сила тяги, що розвиває електровоз при зрушенні з місця, обмежена зчепленням і рівна Fктр = 62560 кгс ( рисунок 2).

Знайдемо питомий опір:

,

,

,

 

                   

Знайдемо масу поїзда при зрушенні з місця:

 > 2800 т.

Так як розрахована маса при зрушенні з місця більше маси поїзда, що відповідає розрахунковому режиму, то остання знайдена правильно.

 

3.3 Перевірка маси поїзда по довжині приймально-відправних колій станцій

 

Перевіряємо масу поїзда по довжині приймально-відправних колій станцій. Довжину поїзда визначаємо по формулі:

, (19)

де lлок – довжина локомотива (для 2ЕЛ4 lлок = 33), м;

n4 – кількість 4-вісних вагонів;

l4 – довжина 4-вісного вагона (дивись [1]), м;

n6 – кількість 6-вісних вагонів;

l6 – довжина 6-вісного вагона (дивись [1]), м;

n8 – кількість 8-вісних вагонів;

l8 – довжина 8-вісного вагона (дивись [1]), м.

 вагонів, (24)

 вагона, (25)

 вагонів. (26)

Довжина поїзда:

.

Так як проектна довжина станції приймається 850 м, то поїзд даної маси  повністю поміститься на приймально-відправних коліях станцій.

 

 

4 Розрахунок та побудова діаграм питомих рівнодіючих сил при русі поїзда на площадці

 

4.1 Визначення прискорюючих сил в режимі вибігу

 

Силу основного опору руху поїзда в режимі вибігу визначаємо за формулою:

,  (27)

де - сила основного опору руху електровоза;

, кгс/т. (28)

Питомий опір руху состава знаходимо за вказаними раніше формулами (14), (15), (16), (17).

Приведемо розрахунок сили основного опору руху поїзда в режимі вибігу для швидкості V= 30 км/г:

 кгс/т,

 кгс/т.

Результати розрахунку зводимо в таблицю 6.

 

Таблиця 6 – Питомий основний опір руху поїзда в режимі вибігу

V, км/год	w″04, кгс/т	w"06, кгс/т	w″08, кгс/т	w″0, кгс/т	wx, кгс/т	w0х, кгс/т
0	0,89	1,09	1,01	0,97	2,40	1,06
8,5	0,89	1,09	1,01	0,97	2,52	1,07
18,5	0,97	1,17	1,05	1,03	2,72	1,14
25	1,04	1,22	1,09	1,08	2,89	1,20
30	1,09	1,28	1,13	1,13	3,05	1,25
40	1,22	1,40	1,22	1,24	3,40	1,37
42	1,25	1,42	1,24	1,26	3,48	1,40
44	1,28	1,45	1,26	1,29	3,56	1,43
46,5	1,32	1,49	1,29	1,32	3,67	1,47
50	1,38	1,54	1,33	1,37	3,83	1,52
55	1,46	1,62	1,39	1,44	4,06	1,60
60	1,56	1,70	1,45	1,52	4,32	1,69
65	1,66	1,79	1,53	1,60	4,59	1,79
70	1,76	1,88	1,60	1,69	4,89	1,89
75	1,87	1,99	1,68	1,79	5,19	2,00
80	1,99	2,09	1,77	1,89	5,52	2,11

 

 

4.2 Визначення прискорюючих сил в режимі механічного гальмування

 

Знаходимо розрахунковий коефіцієнт тертя чавунних колодок для діапазону швидкостей від 0 до 80 км/г по формулі:

. (29)

Для вказаного діапазону знаходимо питому гальмівну силу:

,  (30)

де νр – розрахунковий гальмівний коефіцієнт поїзда.

, (31)

де Крі – розрахункова сила натиску тормозних колодок на вісь рухомого складу і-го типу (дивись [1]);

ni – кількість осей і-го типу в поїзді;

.

Також знайдемо питому рівнодіючу силу:

. (32)

Результати розрахунку за приведеними виразами зводимо в таблицю 7.

 

Таблиця 7 – Питомі прискорюючі сили при гальмуванні

V, км/год	w0х, кгс/т	φкр	bк, кгс/т	0,5bк, кгс/т	bк+w0х, кгс/т	0,5bк+w0х, кгс/т
0	1,06	0,270	91,21	45,60	92,26	46,66
8,5	1,07	0,206	69,44	34,72	70,51	35,79
18,5	1,14	0,166	56,15	28,07	57,28	29,21
25	1,20	0,150	50,67	25,34	51,87	26,53
30	1,25	0,140	47,43	23,71	48,68	24,96
40	1,37	0,126	42,56	21,28	43,93	22,65
42	1,40	0,124	41,78	20,89	43,18	22,29
44	1,43	0,122	41,04	20,52	42,47	21,95
46,5	1,47	0,119	40,19	20,09	41,65	21,56
50	1,52	0,116	39,09	19,54	40,61	21,06
55	1,60	0,112	37,70	18,85	39,30	20,45
60	1,69	0,108	36,48	18,24	38,18	19,93
65	1,79	0,105	35,41	17,70	37,20	19,49
70	1,89	0,102	34,46	17,23	36,35	19,12
75	2,00	0,099	33,60	16,80	35,60	18,80
80	2,11	0,097	32,83	16,42	34,95	18,53

 

Приведемо приклад розрахунку величин в таблиці 7 при V = 30 км/г:

,

,

.

 

4.3 Розрахунок питомих рівнодіючих сил в режимі тяги

Питома рівнодіюча сила в режимі тяги:

,  (33)

де fк – питома сила тяги локомотива.

Питому силу тяги визначаємо по наступній формулі:

, (34)

де Fк – сила тяги електровоза при заданій швидкості руху, кгс.

Питомий основний опір руху поїзда в режимі тяги :

, (35)

Приклад розрахунку приведених формул при V=30 км/год:

 кгс/т,

 кгс/т,

 кгс/т.

Результати розрахунків зводимо в таблицю 8.

 

 

 

Таблиця 8 – Питомі рівнодіючі сили в режимі тяги

 

V, км/год	w'o, кгс/т	w"o, кгс/т	wo, кгс/т	ПЗ			ОЗ1			ОЗ2			ОЗ3			ОЗ4
				Fк, кгс/т	fк, кгс/т	fy, кгс/т	Fк, кгс/т	fк, кгс/т	fy, кгс/т	Fк, кгс/т	fк, кгс/т	fy, кгс/т	Fк, кгс/т	fк, кгс/т	fy, кгс/т	Fк, кгс/т	fк, кгс/т	fy, кгс/т
0	2,01	0,97	1,03	62560	20,97	19,93	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
8,5	2,01	0,97	1,03	53500	17,93	16,89	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
18,5	2,19	1,03	1,10	50500	16,92	15,82	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
25	2,34	1,08	1,16	49500	16,59	15,43	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
30	2,47	1,13	1,21	49000	16,42	15,21	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
40	2,78	1,24	1,33	47000	15,75	14,42	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
42	2,85	1,26	1,36	42000	14,08	12,71	51500	17,26	15,90	-	-	-	-	-	-	-	-	-
44	2,92	1,29	1,39	36000	12,06	10,68	45000	15,08	13,69	51000	17,09	15,70	-	-	-	-	-	-
46,5	3,01	1,32	1,42	31000	10,39	8,96	38000	12,73	11,31	45000	15,08	13,66	50500	16,92	15,50	-	-	-
50	3,15	1,37	1,48	24000	8,04	6,56	31000	10,39	8,91	37000	12,40	10,92	43000	14,41	12,93	50000	16,76	15,28
55	3,36	1,44	1,56	18000	6,03	4,47	24000	8,04	6,48	28000	9,38	7,82	33000	11,06	9,50	38500	12,90	11,34
60	3,58	1,52	1,65	14000	4,69	3,04	18000	6,03	4,39	22000	7,37	5,73	27500	9,22	7,57	30500	10,22	8,57
65	3,82	1,60	1,74	11000	3,69	1,95	-	-	-	17500	5,86	4,12	21500	7,21	5,46	26000	8,71	6,97
70	4,07	1,69	1,84	-	-	-	-	-	-	-	-	-	18000	6,03	4,19	22000	7,37	5,53
75	4,34	1,79	1,95	-	-	-	-	-	-	-	-	-	15000	5,03	3,08	18000	6,03	4,09
80	4,62	1,89	2,06	-	-	-	-	-	-	-	-	-	12500	4,19	2,13	16000	5,36	3,30
																																	50000	16,76	15,28