Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Тяга поездов. 2

РОСЖЕЛДОР

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Ростовский Государственный университет

путей сообщения (РГУПС)

Кафедра «Локомотивы и локомотивное хозяйство»

Курсовой проект по дисциплине

«Тяга поездов»

Выполнил:

ст. гр. ДМП-2-017 Лукьянова О.В

Принял:

к.т.н., доц. Шапшал А.С

г. Ростов-на-Дону

2010 г.

Реферат

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПЗ ДМП 017 04

Разраб.

Лукьянова О.В

Провер.

Шапшал А.С

Н. Контр.

Утверд.

Тяга поездов

Лит.

Листов

РГУПС, кафедра «ЛЛХ»,

гр. ДМП-2-017

Курсовая работа содержит:_28___ страниц,__3___ таблиц, _3__литературных источника.

СПРЯМЛЕНИЕ ПРОФИЛЯ ПУТИ, РАСЧЕТ МАССЫ СОСТАВА, УДЕЛЬНЫЕ СИЛЫ, ТОРМОЗНАЯ ЗАДАЧА, РАСХОД ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

В данной курсовой работе произведено спрямление заданного профиля пути.

По крутизне расчетного подъема, для заданного типа электровоза и состава поезда произведен расчет массы состава.

Осуществлены проверки массы состава по длине приемо-отправочных путей, на преодоление подъема крутизной больше расчетного и трогание с места.

Рассчитаны удельные ускоряющие и замедляющие усилия.

Для определения допустимой скорости движения поезда решена тормозная задача.

Определен расход электроэнергии на тягу поезда.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПЗ ДМП 017 04

Содержание

Введение 5

1. Спрямление заданного профиля пути, определение расчетного и скоростного подъема и наибольшего спуска 6

2. Расчет массы состава с проверкой возможности преодоления инерционных скоростных подъемов с учетом кинетической энергии, на трогание с места и по длине приемо-отправочных путей станции 9

2.1 Расчет массы состава 9

2.2 Проверки массы состава с учетом ограничений 11

2.2.1 Проверка массы состава по длине приемо-отправочных путей станции 11

2.2.2 Проверка массы состава на возможность преодоления встречающегося на участке короткого подъема крутизной больше расчетного с учетом использования кинетической энергии 12

2.2.3 Проверка рассчитанной массы состава на трогание с места на заданном участке 14

3 Расчет и построение кривых ускоряющих и замедляющих усилий 16

4 Определение максимально допустимой скорости по расчетному тормозному нажатию в зависимости от величины уклона 22

5 Расчет расхода электроэнергии заданным электровозом при следовании по участку и на измеритель выполненной работы 23

6 Расчет времени хода поезда способом равномерных скоростей, сравнение полученных результатов с данными основного способа 24

Заключение 27

Список литературы 28

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПЗ ДМП 017 04

Введение

Тяговые расчеты – важная составная часть науки о тяге поездов. С помощью тяговых расчетов устанавливают веса составов, скорости и времени следования поездов, определяют размещение тяговых средств на сети железных дорог, рассчитывают себестоимость перевозки и т. д.

К основным нормам для тяговых расчетов относятся: данные для определения сопротивлению движения подвижного состава, силы нажатия тормозных колодок, коэффициент сцепления колес локомотивов и вагонов с рельсами при тяге и торможении, Конструкционные и допустимые скорости движения, расчетные значения силы тяги и скорости локомотивов на подъеме, силы тяги при трогании с места, ограничивающие токи и предельные температуры электрических машин тепловозов. Эти нормы зависят от типов подвижного состава, их конструкции и условий эксплуатации.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПЗ ДМП 017 04

1 Спрямление заданного профиля пути, определение расчетного и скоростного подъема и наибольшего спуска

Для повышения точности результатов тяговых расчетов, а также сокращения объема их и, времени на их выполнение, необходимо спрямить профиль пути заданного участка.

В основе спрямления профиля пути лежит равенство механических работ на спрямленном профиле и на действительном профиле.

Спрямление профиля состоит в замене двух или нескольких смежных элементов продольного пути одним элементом, длина которого s_с равна сумме длин спрямляемых элементов ( s₁, s₂, . . . . , s_n) т. е.

s_С= s₁+s₂+….+s_{n ,}

крутизна i”_c вычисляется по формуле

где i₁, 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 s_i- длина спрямляемого участка, м;

Di – абсолютная величина разности между уклоном спрямленного участка и уклоном проверяемого элемента, ⁰/₀₀, т.е. .

Данной проверке подлежит каждый элемент спрямляемой группы. Чем короче элементы спрямленной группы и чем ближе они по крутизне, тем более вероятно, что проверка их на удовлетворение условию окажется положительной.

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

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПЗ ДМП 017 04

где s_крi и R_i – длина и радиус кривой в пределах спрямленного участка, м.

Крутизна спрямленного участка с учетом фиктивного подъема от кривой

i_c=i^’_c+i^”_c.

Принимаем для движения туда значения i^’_c положительным, а значения обратного движения i^’_c отрицательным, т.е. подъем становится спуском.

Нельзя спрямлять следующие элементы: расчетный подъем, крутой подъем, наикрутейший спуск. Площадки на перегоне между элементами разного знака также нельзя включать в спрямление. Спрямленный профиль должен сохранять все особенности действительного профиля в смысле относительного расположения повышенных и пониженных точек.

Результаты расчетов по спрямлению заданного профиля пути сводим в таблицу 1.

После спрямления профиля пути производим его анализ с целью выявления расчетного подъема, скоростного подъема и наикрутейшего спуска.

Расчетным подъемом называют такой подъем, на котором устанавливается расчетная скорость, данный подъем является наиболее труднопреодолимым элементом профиля пути. Расчетным подъемом будет являться подъем, для которого произведения его длины на величину уклона является наибольшим i_расч= 9,5 ‰ (на основе анализа заданного профиля).

Короткий подъем крутизной больше расчетного – это такой подъем, при котором i_расч<i_кр, но протяженность его меньше чем расчетного и поэтому поезд преодолевает его достаточто легко за счет кинетической энергии, накопленной на предыдущих более легких элементах профиля. i_кр=11,8‰ (на основе анализа заданного профиля).

Крутой спуск – это самый крутой спуск на заданном участке. Для величины этого спуска проводится решение тормозной задачи с целью определения максимально допустимой скорости на участке. i_спу= -9,0 ‰ (на основе анализа заданного профиля).

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПЗ ДМП 017 04

2 Расчет массы состава с проверкой возможности преодоления инерционных скоростных подъемов с учетом кинетической энергии, на трогание с места и по длине приемо-отправочных путей станции

2.1 Расчет массы состава

Расчет массы производим по формуле

где F_кр- расчетная сила тяги локомотива, кгс; равная для тепловоза 2ВЛ11 46000 кгс;

значение расчетной скорости равно n_р =46,7 км/ч;

i_р – крутизна расчетного подъема, равна 9,5 ⁰/₀₀ (по заданию);

P – расчетная масса локомотива, m; равная для локомотива 2ВЛ11 184 т;

- основное удельное сопротивление локомотива, кгс/т;

Основное удельное сопротивление локомотива зависит от скорости и определяется по формуле

=1,9+0,01n+0,0003n² .

=1,9+0,01×46,7+0,0003×(26,7)² =3,02 кгс/т.

- основное удельное сопротивление состава в кгс/т, рассчитываем соответственно тоже для расчетной скорости по формуле

где a,γ- соответственно доли 4, и 8-ми осных вагонов в составе по массе заданные по заданию a=0,6, g=0,4.

Так же по заданию определяем доли 4-х осных вагонов на подшипниках скольжения и качения a^ск₀₄ =0,08; a^кач₀₄=0,92.

- основное удельное сопротивление 4- х осных груженных вагонов:

при подшипниках скольжения

кгс/т

при роликовых подшипниках

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПЗ ДМП 017 04

кгс/т

где q₀₄, q₀₈- нагрузка от оси на рельсы в т/ось соответственно 4-х, и 8-ми осных вагонов равная:

где q₄,q₈ – масса брутто соответственно 4-х и 8-ми осного вагона, по заданию q₄=89 т q₈=172т.

кгс/т

Основное удельное сопротивление 8-ми осных вагонов

кгс/т

Основное удельное сопротивление состава

=0,6×(0,08×1,51+0,92×1,29)+0,4×1,27=1,28 кгс/т

Масса состава равна

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПЗ ДМП 017 04

2.2 Проверка массы состава с учетом ограничений

2.2.1 Проверка массы состава по длине приемо-отправочных путей станции

Чтобы выполнить проверку массы состава по длине приемо-отправочных путей, необходимо вначале определить число вагонов в составе и длину поезда.

Число вагонов в составе поезда:

4-осных

8-осных

Найдем массу состава, исходя из полученного числа вагонов:

В соответствии с ПТР, полученную массу следует округлить до 50 т. Принимаем значение массы состава равной 4050 т.

Найдем общую длину поезда по формуле:

l_п=20·

+15·++10, м

l_п=20*9+15*28+33+10=643 м.

где - длина локомотива, для 2ВЛ11 равна 33 м.

Полученная длина поезда меньше длины ПОП, равной 1100 м (по заданию).

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПЗ ДМП 017 04

Учитываем, что перед преодолением крутого участка, составу предшествуют легкие элементы профиля. При этом путь, крутизна которого равна 11,8⁰/₀₀, проходимый поездом с учетом кинетической энергии

м.

где n_н –скорость в начале проверяемого подъема, т.е. это та скорость, которая была развита на предшествующем элементе, принимаем равной 80 км/ч

n_к – скорость в конце проверяемого подъема. Эта скорость должна быть не менее расчетной и ее принимаем равной расчетной скорости n_к=n_р=46,7 км/ч

(f_к – w_к)_ср –удельная сила, рассчитываем для среднего значения скорости

Значение средней скорости равно

Значения F_к, , определяем для среднего значения скорости. Расчет ведем так же, как и при определении массы состава, только значение скорости равно =63,35 км/ч

Значение силы тяги для вычисленной средней скорости равно F_к^ср=32000кгс.

Среднее основное удельное сопротивление локомотива равно:

=1,9+0,01×63,35+0,0003×(63,35)² =3,73 Н/кН

среднее основное удельное сопротивление 4-х осных вагонов:

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПЗ ДМП 017 04

на подшипниках скольжения

кгс/т

на подшипниках качения

кгс/т

среднее основное удельное сопротивление 8-ми осных вагонов:

кгс/т

Находим среднее удельное сопротивление состава

=0,6×(0,08×1,79+0,92×1,57)+0,4×1,48=1,53 кгс/т

Подставляем полученные значения и находим удельную силу

Найдем путь, проходимый поездом на проверяемом нами подъеме с учетом кинетической энергии

м.

Вывод: 4942 м может пройти поезд массой Q=4050 т по самому крутому элементу профиля крутизной 11,8⁰/₀₀ с учетом запаса кинетической энергии, так как S_дейст.<S (2300 м по заданию).

2.2.3 Проверка рассчитанной массы состава на трогание с места на заданном участке

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПЗ ДМП 017 04

Проверку, показывающую с каким весом мог бы тронуться локомотив при крутизне элемента участка равного больше расчетного, а именно i_тр=13,56 ⁰/₀₀ производим по формуле:

где F_{к тр} – сила тяги локомотива при трогании состава с места равная для 2ВЛ11 44600 кгс;

W_тр – удельное дополнительное сопротивление поезда при трогании

где w^кач_тр4 ,w^ск_тр4, w^кач_тр8 – соответственно основное удельное сопротивление при трогании с места 4-х осных и 8-ми осных вагонов на подшипниках качения и подшипниках скольжения

Основное удельное сопротивление при трогании вагонов на подшипниках качения:

Для 4-х осных вагонов

Для 8-х осных вагонов

Основное удельное сопротивление при трогании вагонов на подшипниках скольжения:

Полученные значения основных удельных сопротивлений подставим и найдем сопротивление всего состава при трогании

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПЗ ДМП 017 04

Тогда максимальный вес, который мог бы взять локомотив с подъема i_тр=13,56 ⁰/₀₀ равен

Найдем теперь, с какого подъема мог бы тронуться локомотив, при расчетной массе состава Q=4050 т.

⁰/₀₀

Вывод: с подъема 13,56/₀₀ смог бы тронуться локомотив 2ВЛ11 с составом массой 4050 т, и т. к. проверяемый подъем <, т.е. 11,8<13,56 то состав тронется свободно с любого подъема на заданном участке.

4 Расчет и построение кривых ускоряющих и замедляющих усилий

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПЗ ДМП 017 04

Расчет диаграммы удельных равнодействующих сил выполняем для трех режимов ведения поезда по горизонтальному участку:

для режима тяги
для режима холостого хода
для режима торможения:

при служебном регулировочном торможении

при экстренном торможении

Расчет ведем относительно скоростей от 0 до конструкционной , а так же для расчетной скорости и скорости выхода на автоматическую характеристику. Все полученные расчеты сведем в таблицу.

Рассмотрим построение равнодействующих сил для скорости n=10км/ч.

Для режима тяги:

При n=10км/ч основное удельное сопротивление локомотива равно:

=1,9+0,01×10+0,0003×10² =2,03 кгс/т

Сопротивление с учетом массы локомотива:

W₀^/=×P=2,03×184=373,52 кгс

Основное удельное сопротивление вагонов при n=10км/ч равно сумме основных удельных сопротивлений каждого рода вагонов:

сопротивление 4-х осных на подшипниках скольжения:

кгс/т

на роликовых подшипниках:

кгс/т

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПЗ ДМП 017 04

сопротивление 8-ми осных вагонов:

кгс/т

Основное удельное сопротивление всех вагонов при n=10км/ч:

=0,6×(0,08×1,11+0,92×0,89) +0,4×1,006=0,94 кгс/т

Основное удельное сопротивление вагонов с учетом массы состава:

0,94·4050=3807 кгс

Общее сопротивление с учетом весов локомотива и вагонов:

=373,52+3807=4180,52 кгс

Сила тяги локомотива с учетом общих сил сопротивления при n=10км/ч:

F_к-W₀= 44600-4180,52=40419,48 кгс

Отношение силы тяги локомотива с учетом общих сил сопротивления к массам локомотива и вагонов:

кгс/т

Расчет для холостого хода:

Основное удельное сопротивление локомотива в режиме холостого хода при n=10км/ч:

w_х=2,4+0,011·n+0,00035·n²=2,4+0,011·10+0,00035·10²=2,55 кгс/т

Сопротивление с учетом массы локомотива:

W_x=w_x·P=2,55·184=469,2 кгс

Общее сопротивление локомотива и вагонов:

W_x+W₀^”=469,2+3807=4276,2 кгс

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПЗ ДМП 017 04

Основное удельное сопротивление всего поезда, при следовании локомотива в режиме холостого хода:

кгс/т

Расчет режима торможения:

Для расчета режима торможения определим в начале расчетный коэффициент трения колодок о колесо, который зависит от материала изготовления колодок и т. к. колодки композиционные (по заданию), то расчет ведем, для n=10км/ч, по формуле:

Далее считаем удельную тормозную силу поезда по формуле:

b_т=1000·j_кр·ϑ_P

где ϑ_P расчетный тормозной коэффициент состава в тс/т

ϑ_P=

где -расчетные силы нажатия тормозных колодок соответственно на 4-х и 8-ми осного вагона:

=4,25 тс/ось при композиционных колодках

n_4,n₈ - число осей соответственно 4-х и 8-ми осных вагонов равное n₄=4·m₄=4·40=160 оси, n₈=8·m₈=8·2=16 оси.

ϑ_P= тс/т

следовательно:

b_т=1000·0,198·0,184=36,43 кгс/т

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПЗ ДМП 017 04

удельная замедляющая сила, действующая на поезд в режиме торможения при n=10км/ч:

– при служебном регулировочном торможении:

+0,5·36,43=19,22кгс/т

– при экстренном торможении:

=37,43кгс/т

После расчета удельных замедляющих и ускоряющих усилий при n=10км/ч, далее ведем расчет для скоростей от 0 до конструкционной , а так же для скоростей расчетных и скорости выхода на автоматическую характеристику. Данные расчеты для этих скоростей аналогичны расчетам, которые мы провели при n=10км/ч, поэтому расчет удобно провести на вычислительной машине и все полученные расчеты свести в таблицу удельных равнодействующих сил.

После заполнения таблицы удельных равнодействующих сил строим диаграмму удельных ускоряющих и замедляющих усилий в масштабе 1кгс/т=12 мм – для удельной силы, 1км/ч=2мм – для скорости.

На оси x отмечаем значения скоростей от 0 до , а на оси y значения удельных сил для данных скоростей. При этом строим 3 зависимости: для режима тяги для режима холостого хода для служебного регулировочного торможения

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПЗ Д 214 04

Таблица 2. Удельные ускоряющие и замедляющие силы. Электровоз 2ТЭ116. Масса состава 3950 т.

	РЕЖИМ ТЯГИ							РЕЖИМ ХОЛОСТОГО ХОДА					РЕЖИМ ТОРМОЖЕНИЯ
V,км/ч	Fk, кгс	w0', кгс/т	W0'=w'0*P ,кгс	w0'',кгс/т	W0''=w0''*Q, кгс	W0=W0'+W0'', Н	Fk-W0,Н	(Fk-W0)/(P+Q)=fk-w0, кгс/т	wx, кгс/т	Wx=wx*P, кгс	Wx+Wo'', кгс	wox=(Wx+Wo'')/(P+Q),кгс/т	φкр	bt=1000φкрGр,кгс/т	wox+0,5*bt, кгс/т	wox+bt, т/кгс
0	81300	1,90	524,40	0,88	3487,73	4012,13	77287,87	18,29	2,40	662,40	4150,13	0,98	0,270	88,10	45,03	89,08
10	68020	2,03	560,28	0,94	3707,01	4267,29	63752,71	15,09	2,55	702,42	4409,43	1,04	0,198	64,61	33,35	65,65
20	59715	2,22	612,72	1,02	4017,21	4629,93	55085,07	13,03	2,76	761,76	4778,97	1,13	0,162	52,86	27,56	53,99
30	41670	2,47	681,72	1,12	4418,30	5100,02	36569,98	8,65	3,05	840,42	5258,72	1,24	0,140	45,81	24,15	47,06
40	32000	2,78	767,28	1,24	4910,30	5677,58	26322,42	6,23	3,40	938,40	5848,70	1,38	0,126	41,11	21,94	42,50
50	25680	3,15	869,40	1,39	5493,21	6362,61	19317,39	4,57	3,83	1055,70	6548,91	1,55	0,116	37,76	20,43	39,31
60	21310	3,58	988,08	1,56	6167,02	7155,10	14154,90	3,35	4,32	1192,32	7359,34	1,74	0,108	35,24	19,36	36,98
70	18340	4,07	1123,32	1,75	6931,74	8055,06	10284,94	2,43	4,89	1348,26	8280,00	1,96	0,102	33,28	18,60	35,24
80	16100	4,62	1275,12	1,97	7787,36	9062,48	7037,52	1,67	5,52	1523,52	9310,88	2,20	0,097	31,72	18,06	33,92
90	14340	5,23	1443,48	2,21	8733,89	10177,37	4162,63	0,99	6,23	1718,10	10451,99	2,47	0,093	30,44	17,69	32,91
100	12900	5,90	1628,40	2,47	9771,32	11399,72	1500,28	0,36	7,00	1932,00	11703,32	2,77	0,090	29,37	17,45	32,14
24,2	50600 60800	2,32	639,68	1,06	4174,59	4814,28	45785,72	10,83	2,87	792,44	4967,04	1,18	0,152	49,51	25,93	50,69
19,5	50600 60800	2,21	609,70	1,01	3999,54	4609,24	56190,76	13,30	2,75	758,33	4757,87	1,13	0,163	53,31	27,78	54,43