Научная Петербургская Академия

Курсовая: Тяговые расчёты

Курсовая: Тяговые расчёты

МПС РФ

СГУПС

Кафедра

“Грузовая работа и подвижной состав”

Курсовая работа по теме:

“Тяговые расчёты”

Вариант 16

Выполнил: студент гр. У-211

Мигурский И. В.

Проверил: доцент

Ликратов Ю. Н.

Новосибирск, 2004

Содержание

стр.

Введение 3

1. Техническая характеристика заданного локомотива 4

2. Анализ профиля пути и выбор расчётного и кинетического подъёмов 5

3. Спрямление и приведение профиля пути 6

4. Определение массы состава по расчётному подъёму 8

5. Проверка найденной массы состава: 9

5.1. на преодоление кинетического подъёма 9

5.2. по длине приёмо-отправочных путей 11

5.3. на трогание с места 12

6. Расчёт и построение диаграмм равнодействующих сил 13

7. Определение максимальной скорости движения по спускам 14

8. Построение кривых: 16

8.1. скорости движения поезда и её анализ 16

8.2. времени следования по участку 17

8.3. токов 17

9. Проверка массы состава по нагреванию тяговых электродвигателей 19

10. Расчёт расхода топлива тепловозами на тягу поездов 20

Список использованной литературы 22

Введение

Тяговые расчёты являются прикладной частью теории тяги поездов и позволяют

решать многочисленные практические задачи, возникающие при проектировании и

эксплуатации железных дорог. К числу важнейших задач относятся:

определение массы грузовых составов при заданном типе локомотива в

соответствии с профилем, скоростью движения и временем хода по участкам и

отдельным перегонам;

определение необходимых параметров локомотива для обеспечения заданной

пропускной и провозной способности участка;

составление графика движения поездов – основного документа работы

железнодорожного транспорта;

выбор наиболее рационального размещения станций, остановочных и раздельных

пунктов при проектировании железных дорог;

определение параметров системы энергоснабжения при электрификации железной

дороги: размещение тяговых подстанций и определение их мощности, расчёт

тяговой сети и другое.

На железнодорожном транспорте России методы производства тяговых расчётов и

необходимые для их выполнения нормативы регламентируются Правилами тяговых

расчётов (ПТР) для поездной работы.

В настоящее время тяговые расчёты выполняются преимущественно на ЭВМ по

имеющимся программам в банках ВЦ и на кафедрах. Однако для математической

формулировки задач необходимо понимать физическую сущность явлений,

сопровождающих процесс движения поезда, и знать основные приёмы и способы

тяговых расчётов.

1. Техническая характеристика тепловоза 2ТЭ116

Тепловоз 2ТЭ116 имеет следующие характеристики:

Тип передачи

электрическая

Осевая характеристика

2(3о

-3о)

Мощность по дизелю, л. с. 6000

Количество дизелей в секции 1

Конструкционная скорость, км/ч 100

Расчётная сила тяги, кгс 50600

Расчётная скорость, км/ч

24,2

Вес в рабочем состоянии, т 274

Удельный вес тепловоза, кг/л. с. ч

40,0

Тип дизеля

Д49

Тактность 4

Число цилиндров 16

Удельный вес дизеля, кг/л. с. ч

5,0

Удельный расход топлива, г/л. с. ч 150

Длина тепловоза по осям автосцепок, мм 40340

Мощность главного генератора, кВт 4000

Мощность электродвигателя, кВт 307

Экипировочные запасы в одной секции, кг

топливо 6300

вода 1500

масло (в системе дизеля) 1450

песок 1000

2. Анализ профиля пути и выбор расчётного и кинетического подъёмов

Подъём, по которому рассчитывают массу состава, называют расчётным Курсовая: Тяговые расчёты

или лимитирующим (руководящим). Это самый трудный для движения поезда подъём на

данном участке. Расчётный подъём является одним из наиболее крутых и затяжных

подъёмов участка (перегона), в конце которого поезд может достигать равномерной

скорости, равной по величине расчётной скорости локомотива.

Кинетическим (скоростным, инерционным) Курсовая: Тяговые расчёты

называют подъём наибольшей крутизны и сравнительно небольшой протяжённости,

преодоление которого становится возможным благодаря использованию полной

мощности локомотива и кинетической энергии поезда, накопленной перед этим

подъёмом. Скорость поезда перед кинетическим подъёмом должна быть максимально

возможной по состоянию пути и конструкции подвижного состава.

Исходя из приведённых определений, выбираем: расчётный подъём – элемент №4,

кинетический подъём – элемент №12.

3. Спрямление и приведение профиля пути

Спрямление состоит в замене ряда смежных, одинаковых знаков коротких и

близких по крутизне элементов действительного профиля пути одним элементом

эквивалентной крутизны Курсовая: Тяговые расчёты

и длиной, равной суммарной длине спрямляемых элементов. Спрямление основано на

предположении равенства механической работы сил сопротивления на спрямлённом и

действительном профилях пути.

Значение уклона спрямлённого и приведённого элемента в продольном профиле и

плане пути определяется по формуле:

Курсовая: Тяговые расчёты , (3.1)

где Курсовая: Тяговые расчёты – фиктивный подъём от кривой, ‰.

Крутизна спрямляемого элемента в продольном профиле пути определяется по

формуле:

Курсовая: Тяговые расчёты , (3.2)

где Курсовая: Тяговые расчёты – крутизна и

длина действительных элементов, соответственно ‰ и м; Курсовая: Тяговые расчёты

– длина спрямлённого элемента, м.

Возможность спрямления проверяется поочерёдно для всех элементов

действительного профиля пути, входящих в спрямляемый участок, по формуле:

Курсовая: Тяговые расчёты , (3.3)

где Курсовая: Тяговые расчёты – длина

проверяемого элемента действительного профиля пути, м; Курсовая: Тяговые расчёты

– абсолютная разность между эквивалентным уклоном спрямляемых элементов Курсовая: Тяговые расчёты

и действительным уклоном Курсовая: Тяговые расчёты

проверяемого элемента, ‰:

Курсовая: Тяговые расчёты . (3.4)

Не допускается спрямлять: элементы разного знака, расчётный и кинетический

подъёмы, элементы остановочных пунктов (станций), а также элементы, не

удовлетворяющие условию (3.3), то есть не прошедшие проверки.

Кривые участки пути на действительном профиле вызывают дополнительное

сопротивление движению поезда. Расчёты по замене кривой фиктивным подъёмом,

эквивалентным по сопротивлению движения, называют приведением профиля пути.

Величину фиктивного подъёма от кривой на спрямлённом или приведённом

элементе, определяют по формуле:

Курсовая: Тяговые расчёты , (3.5)

где Курсовая: Тяговые расчёты – длина и радиус j-й кривой в пределах спрямляемого элемента, м.

Величина Курсовая: Тяговые расчёты всегда

положительна, так как кривизна пути увеличивает сопротивление движению поезда

на любом уклоне. Параметры действительного профиля пути и результаты расчёта

спрямления элементов сведём в таблицу 2.1.

Таблица. 2.1

Действительный профиль путиСпрямлённый профиль пути
Номер элемента

Длина SJ, м

Крутизна Курсовая: Тяговые расчёты , ‰

КривыеДлинаКрутизна эквив-го уклонаКрутизна привед-го уклона

Курсовая: Тяговые расчёты Курсовая: Тяговые расчёты

Номер элемента

RJ, м

Sкр J, м

Sc=∑SJ, м

Курсовая: Тяговые расчёты , ‰

Курсовая: Тяговые расчёты , ‰

ТудаОбратно

1

900

+2

900

+2

+2

-2

1

2

300

+1,4

850

400

1100

+3,3

+0,3

+3,6

-3,0

2

3

800

+4

4

4500

+7

4500

+7

+7

-7

3

5

300

+2

950

350

400

+1,5

+0,6

+2,1

-0,9

4

5

6

100

0

7

600

-4

600

-4

-4

+4

6

8

4300

-8

4300

-8

-8

+8

7

9

1050

-4

1050

-4

-4

+4

8

10

2100

-10

2100

-10

-10

+10

9

11

800

0

1300

380

800

+0,3

+0,3

+0,3

12

2300

+9,5

2300

+9,5

+9,5

-9,5

10

13

250

+2,5

1200

680

750

+0,8

+0,5

+1,3

-0,3

11

14

500

0

15

1080

-1,5

1080

-1,5

-1,5

+1,5

12

Элементы 2 и 3: Курсовая: Тяговые расчёты

Проверка: Курсовая: Тяговые расчёты - спрямляется; Курсовая: Тяговые расчёты - спрямляется.

Курсовая: Тяговые расчёты ‰; тогда Курсовая: Тяговые расчёты

Элементы 5 и 6: Курсовая: Тяговые расчёты

Проверка: Курсовая: Тяговые расчёты - спрямляется; Курсовая: Тяговые расчёты - спрямляется.

Курсовая: Тяговые расчёты ‰; тогда Курсовая: Тяговые расчёты

Элемент 11: Курсовая: Тяговые расчёты ‰; тогда Курсовая: Тяговые расчёты

Элементы 13 и 14: Курсовая: Тяговые расчёты

Проверка: Курсовая: Тяговые расчёты - спрямляется; Курсовая: Тяговые расчёты - спрямляется.

Курсовая: Тяговые расчёты ‰; тогда Курсовая: Тяговые расчёты

4. Определение массы состава по расчётному подъёму

Масса состава по расчётному подъёму определяется с точностью до 50 тонн по

формуле:

Курсовая: Тяговые расчёты , (4.1)

где FK – расчётная сила тяги для данного локомотива, FK

=50600 кгс; P – расчётная масса локомотива, P=274 т; Курсовая: Тяговые расчёты

- основное удельное сопротивление движению локомотива в режиме тяги; Курсовая: Тяговые расчёты

- основное удельное сопротивление движению состава (гружёных вагонов); Курсовая: Тяговые расчёты

– расчётный подъём, Курсовая: Тяговые расчёты

=7‰.

Осевая нагрузка рассчитывается по формуле:

Курсовая: Тяговые расчёты , (4.2)

где qбр – средняя масса брутто вагонов, nj – осность вагонов.

Курсовая: Тяговые расчёты , Курсовая: Тяговые расчёты .

Основное удельное сопротивление движению локомотива Курсовая: Тяговые расчёты

и вагонов Курсовая: Тяговые расчёты следует

определять по нижеприведённым формулам для расчётной скорости движения.

Курсовая: Тяговые расчёты ;

Курсовая: Тяговые расчёты ;

Курсовая: Тяговые расчёты , (4.3)

где Курсовая: Тяговые расчёты , Курсовая: Тяговые расчёты , Курсовая: Тяговые расчёты и Курсовая: Тяговые расчёты – весовые доли в составе соответствующих вагонов, Курсовая: Тяговые расчёты , Курсовая: Тяговые расчёты ;

Курсовая: Тяговые расчёты ,Курсовая: Тяговые расчёты ,

Курсовая: Тяговые расчёты .

Тогда Курсовая: Тяговые расчёты т, округлим полученное значение кратно 50 т, тогда Курсовая: Тяговые расчёты тонн.

5. Проверка найденной массы состава

5.1. Проверка найденной массы состава на преодоление

кинетического подъёма

Длину пройденных отрезков пути определяют по формуле:

Курсовая: Тяговые расчёты , (5.1)

где vкj и vнj – скорость поезда в

конце и начале задаваемого интервала скорости на проверяемом кинетическом

подъёме, км/ч; Курсовая: Тяговые расчёты

средняя удельная равнодействующая сила, приложенная к поезду в пределах

выбранного интервала скорости, Н/кН.

Удельная сила тяги определяется выражением:

Курсовая: Тяговые расчёты , (5.2)

где FK – сила тяги, определяемая по тяговым характеристикам для

средней скорости интервала Курсовая: Тяговые расчёты

, кгс.

Удельная замедляющая сила находится по формуле:

Курсовая: Тяговые расчёты , (5.3)

где Курсовая: Тяговые расчёты и Курсовая: Тяговые расчёты

– основные удельные сопротивления движению локомотива и состава, определяемые

для средней скорости интервалов, Н/кН; Курсовая: Тяговые расчёты

- кинетический подъём, Курсовая: Тяговые расчёты

‰.

1) Курсовая: Тяговые расчёты км/ч, Курсовая: Тяговые расчёты км/ч, Курсовая: Тяговые расчёты км/ч, Fк = 16800 кгс.

Курсовая: Тяговые расчёты ,

Курсовая: Тяговые расчёты

,

Курсовая: Тяговые расчёты

,

Курсовая: Тяговые расчёты

,

Курсовая: Тяговые расчёты ,

Курсовая: Тяговые расчёты

,

Курсовая: Тяговые расчёты м.

2) Курсовая: Тяговые расчёты км/ч, Курсовая: Тяговые расчёты км/ч, Курсовая: Тяговые расчёты км/ч, Fк = 19200 кгс.

Курсовая: Тяговые расчёты ,

Курсовая: Тяговые расчёты

,

Курсовая: Тяговые расчёты

,

Курсовая: Тяговые расчёты

,

Курсовая: Тяговые расчёты ,

Курсовая: Тяговые расчёты

,

Курсовая: Тяговые расчёты м.

3) Курсовая: Тяговые расчёты км/ч, Курсовая: Тяговые расчёты км/ч, Курсовая: Тяговые расчёты км/ч, Fк = 22800 кгс.

Курсовая: Тяговые расчёты ,

Курсовая: Тяговые расчёты

,

Курсовая: Тяговые расчёты

,

Курсовая: Тяговые расчёты

,

Курсовая: Тяговые расчёты ,

Курсовая: Тяговые расчёты

,

Курсовая: Тяговые расчёты м.

4) Курсовая: Тяговые расчёты км/ч, Курсовая: Тяговые расчёты км/ч, Курсовая: Тяговые расчёты км/ч, Fк = 27600 кгс.

Курсовая: Тяговые расчёты ,

Курсовая: Тяговые расчёты

,

Курсовая: Тяговые расчёты

,

Курсовая: Тяговые расчёты

,

Курсовая: Тяговые расчёты ,

Курсовая: Тяговые расчёты

,

Курсовая: Тяговые расчёты м.

Отрезки пути, полученные за время снижения скорости в каждом интервале,

просуммируем и сравним с длиной кинетического подъёма:

Курсовая: Тяговые расчёты ;

(5.4)

2100≤708.08+660.88+618.41+576.14=2563,51– условие выполняется.

Вывод: поезд с локомотивом серии 2ТЭ116 и массой состава Курсовая: Тяговые расчёты

тонн преодолевает кинетический подъём крутизной Курсовая: Тяговые расчёты

‰ и длиной Курсовая: Тяговые расчёты при

изменении скорости от Курсовая: Тяговые расчёты

км/ч до Курсовая: Тяговые расчёты км/ч.

5.2. Проверка найденной массы состава по длине приёмо-отправочных путей

Длина поезда Курсовая: Тяговые расчёты не

должна превышать полезной длины раздельных пунктов Курсовая: Тяговые расчёты

на участках обращения данного поезда (с учётом допуска 10 м на неточность

установки поезда), то есть

Курсовая: Тяговые расчёты . (5.5)

Приёмоотправочный путь по длине выбираем наименьшим из первого и последнего

элементов заданного профиля; Курсовая: Тяговые расчёты

м.

Длина поезда определяется из выражения

Курсовая: Тяговые расчёты , (5.6)

где Курсовая: Тяговые расчёты – длина состава, м; Курсовая: Тяговые расчёты – число локомотивов, Курсовая: Тяговые расчёты ; Курсовая: Тяговые расчёты – длина локомотива, Курсовая: Тяговые расчёты м.

Длина состава равна:

Курсовая: Тяговые расчёты , (5.7)

где Курсовая: Тяговые расчёты – число

однотипных вагонов в составе; Курсовая: Тяговые расчёты

– длина вагонов соответствующего типа, Курсовая: Тяговые расчёты

м, Курсовая: Тяговые расчёты м (берём

полувагоны).

Количество вагонов по типам определяется по формуле

Курсовая: Тяговые расчёты , (5.8)

где Курсовая: Тяговые расчёты – средняя для

однотипной группы масса вагона, Курсовая: Тяговые расчёты

т, Курсовая: Тяговые расчёты т; Курсовая: Тяговые расчёты

– доля (по массе) однотипных вагонов в составе.

Курсовая: Тяговые расчёты ваг.,

Курсовая: Тяговые расчёты ваг., принимаем Курсовая: Тяговые расчёты вагонов;

Курсовая: Тяговые расчёты м;

Курсовая: Тяговые расчёты м.

Так как длина поезда больше длины приёмоотправочных путей (1070>900), то

необходимо уменьшить массу состава Курсовая: Тяговые расчёты

до величины, ограниченной длиной приёмоотправочных путей:

Курсовая: Тяговые расчёты , (5.9)

где Курсовая: Тяговые расчёты – количество

вагонов определённой осности, на которое нужно уменьшить длину состава, Курсовая: Тяговые расчёты

ваг., Курсовая: Тяговые расчёты ваг.

Курсовая: Тяговые расчёты т, округлим полученное значение кратно 50 т, тогда Курсовая: Тяговые расчёты тонн.

Вывод: поезд массой Курсовая: Тяговые расчёты

т с локомотивом 2ТЭ116 размещается на приёмоотправочном пути длиной Курсовая: Тяговые расчёты

м.

5.3. Проверка найденной массы состава на трогание поезда с места

Одним из трудных режимов работы локомотива, когда используется его полная

мощность и максимальные токи в тяговых двигателях, является трогание на

остановочных пунктах (станциях).

Масса состава при трогании определяется по формуле

Курсовая: Тяговые расчёты , (5.10)

где Курсовая: Тяговые расчёты – сила тяги

локомотива при трогании с места, Курсовая: Тяговые расчёты

кгс; Курсовая: Тяговые расчёты – удельное

сопротивление поезда при трогании с места (на площадке), Н/кН; Курсовая: Тяговые расчёты

– крутизна элемента одной из станций (в сторону движения), наиболее трудного при

трогании, Курсовая: Тяговые расчёты ‰.

Удельное сопротивление движению определяется по формуле

Курсовая: Тяговые расчёты , (5.11)

где Курсовая: Тяговые расчёты – удельное

сопротивление движению при трогании поезда с места для 4-осных вагонов, Н/кН; Курсовая: Тяговые расчёты

– удельное сопротивление движению при трогании поезда с места для 8-осных

вагонов, Н/кН.

Курсовая: Тяговые расчёты (5.13)

Курсовая: Тяговые расчёты ; Курсовая: Тяговые расчёты ;

Курсовая: Тяговые расчёты ;

Курсовая: Тяговые расчёты т.

Сравним массу состава Курсовая: Тяговые расчёты с массой Курсовая: Тяговые расчёты :

25372,7> 4900, то есть выполняется условие: Курсовая: Тяговые расчёты .

Вывод: трогание поезда с места с массой состава Курсовая: Тяговые расчёты

т с локомотивом 2ТЭ116 возможно.

6. Расчёт и построение диаграмм удельных равнодействующих сил

Уравнение движения поезда определяет связь в дифференциальной форме между

массой состава, его скоростью, временем движения и действующими на поезд

силами. Поезд рассматривается как материальная точка и все действующие на

него силы считаются приложенными к ободу колёс в месте опоры их на рельсы.

Для облегчения вычислений уравнение движения поезда представляют в так

называемых удельных единицах.

Курсовая: Тяговые расчёты , (6.1)

где Курсовая: Тяговые расчёты 0 –

соответственно удельные силы тяги, сопротивления и тормозная, Н/кН; Курсовая: Тяговые расчёты

0 – коэффициент, соответствующий ускорению единицы веса поезда при действии на

него одной тонна-силы, км/ч2 (например, для грузовых поездов Курсовая: Тяговые расчёты

км/ч2).

При движении на поезд действуют сила тяги Курсовая: Тяговые расчёты

, сила сопротивления движению в режиме тяги Курсовая: Тяговые расчёты

, сила сопротивления движению в режиме холостого хода Курсовая: Тяговые расчёты

и тормозная сила Курсовая: Тяговые расчёты ,

Н.

Для решения уравнения движения поезда и построения кривой скорости от пути

графическим методом необходимо иметь диаграммы (кривые) равнодействующих

ускоряющих и замедляющих сил в названных режимах ведения поезда по прямому

горизонтальному участку пути, а именно:

диаграмму Курсовая: Тяговые расчёты

удельной равнодействующей ускоряющей силы при движении в режиме тяги;

диаграмму Курсовая: Тяговые расчёты – удельной замедляющей силы в режиме холостого хода;

диаграмму Курсовая: Тяговые расчёты

удельной замедляющей силы в режиме служебного регулировочного торможения;

диаграмму Курсовая: Тяговые расчёты – удельной замедляющей силы в режиме экстренного торможения;

7. Определение максимальной скорости движения по спускам

По условиям безопасности движения любой поезд, независимо от крутизны

спусков, имеющихся на участке, должен быть остановлен на расстоянии, равном

длине расчётного (полного) тормозного пути.

Величина полного тормозного пути ST нормируется МПС и составляет:

при скорости грузового поезда до 80 км/ч Sт=1000 м – для спусков

крутизной до Курсовая: Тяговые расчёты

включительно и Sт=1200 м – для спусков крутизной Курсовая: Тяговые расчёты

‰.

Аналитически полный тормозной путь определяется выражением

Sт = Sп + Sд, (7.1)

где Sп – путь подготовки тормозов к действию, зависящий от начальной

скорости торможения Курсовая: Тяговые расчёты

(км/ч) и времени подготовки тормозов к действию Курсовая: Тяговые расчёты

(с), м; Sд – действительный путь, проходимый поездом при действующих

тормозах, м.

Путь подготовки тормозов к действию рассчитывается по формуле

Курсовая: Тяговые расчёты . (7.2)

Время подготовки тормозов к действию зависит от величины удельной тормозной силы Курсовая: Тяговые расчёты

при Курсовая: Тяговые расчёты , числа осей в

составе, крутизны спуска и определяется по эмпирическим формулам:

для грузовых составов с числом осей 200.300

Курсовая: Тяговые расчёты , (7.3)

где Курсовая: Тяговые расчёты – крутизна уклона, на котором производится торможение, ‰.

Для Курсовая: Тяговые расчёты км/ч:

если Курсовая: Тяговые расчёты , то Курсовая: Тяговые расчёты с, Курсовая: Тяговые расчёты м;

если Курсовая: Тяговые расчёты ‰, то Курсовая: Тяговые расчёты с, Курсовая: Тяговые расчёты м;

если Курсовая: Тяговые расчёты ‰, то Курсовая: Тяговые расчёты с, Курсовая: Тяговые расчёты м;

если Курсовая: Тяговые расчёты ‰, то Курсовая: Тяговые расчёты с, Курсовая: Тяговые расчёты м.

Для Курсовая: Тяговые расчёты км/ч:

если Курсовая: Тяговые расчёты , то Курсовая: Тяговые расчёты с, Курсовая: Тяговые расчёты м;

если Курсовая: Тяговые расчёты ‰, то Курсовая: Тяговые расчёты с, Курсовая: Тяговые расчёты м;

если Курсовая: Тяговые расчёты ‰, то Курсовая: Тяговые расчёты с, Курсовая: Тяговые расчёты м;

если Курсовая: Тяговые расчёты ‰, то Курсовая: Тяговые расчёты с, Курсовая: Тяговые расчёты м.

Для обеспечения своевременного торможения в практике требуется знать максимально

допустимую скорость движения поезда на спусках различной крутизны. Допустимые

скорости начала торможения определяются графическим способом, сущность которого

заключается в построении зависимости допустимой скорости начала торможения от

крутизны спуска: Курсовая: Тяговые расчёты .

Для построения зависимости Курсовая: Тяговые расчёты

на листе миллиметровой бумаги строим в ранее принятом масштабе кривую

экстренного торможения Курсовая: Тяговые расчёты

и кривые зависимости скорости начала торможения от длины тормозного пути Курсовая: Тяговые расчёты

для различных спусков.

В координатах Курсовая: Тяговые расчёты и Курсовая: Тяговые расчёты

с помощью кривой Курсовая: Тяговые расчёты

строим кривые Курсовая: Тяговые расчёты для

спусков Курсовая: Тяговые расчёты , Курсовая: Тяговые расчёты

, Курсовая: Тяговые расчёты и Курсовая: Тяговые расчёты

‰. На оси Курсовая: Тяговые расчёты фиксируем

точку-полюс М, численная величина которой соответствует крутизне выбираемого

спуска. Далее на кривой Курсовая: Тяговые расчёты

находим средние удельные силы при экстренном торможении для средних точек

интервала (например, точка 1 – для интервала скоростей от 0 до 10

км/ч). После этого прикладываем линейку так, чтобы её ребро проходило через

точки 0 и 1. К ребру линейки прикладываем прямоугольник, второй

катет которого должен проходить через начало координат, и чертим отрезок

от точки 0 до верхнего интервала скорости (Курсовая: Тяговые расчёты

км/ч). Дальнейший процесс построения аналогичен описанному и продолжается до

скорости, равной конструктивной скорости локомотива.

Подобным образом строим кривые Курсовая: Тяговые расчёты

ля спусков Курсовая: Тяговые расчёты , Курсовая: Тяговые расчёты

и Курсовая: Тяговые расчёты ‰, при этом

точка-полюс М для каждого спуска перемещается правее начала координат на 4, 8,

12 единиц.

Чтобы определить допустимую скорость начала торможения на каждом из выбранных

спусков от вертикальных линий, соответствующих Sт=1000 м и Sт

=1200 м, слева направо откладываем вычисленные Sп на уровне скоростей Курсовая: Тяговые расчёты

км/ч и Курсовая: Тяговые расчёты км/ч. Прямая Курсовая: Тяговые расчёты

, проведённая через эти точки, пересекает кривую Курсовая: Тяговые расчёты

при Курсовая: Тяговые расчёты ‰ в точке N

0, численная величина которой равна допустимой скорости начала

торможения. Поступая аналогичным образом, получим для остальных спусков точки

N4, N8, N12.

Получив допустимые скорости начала торможения на выбранных спусках, их значения

переносим в виде точек Курсовая: Тяговые расчёты

. Затем, проведя через точки Курсовая: Тяговые расчёты

и Курсовая: Тяговые расчёты , а также через Курсовая: Тяговые расчёты

и Курсовая: Тяговые расчёты прямые. Получим

графики Курсовая: Тяговые расчёты для S

т=1000 м и Sт=1200 м. На этих прямых при Курсовая: Тяговые расчёты

‰ проводим границу.

Таким образом, график Курсовая: Тяговые расчёты

даёт возможность определить наибольшую допустимую скорость начала торможения на

любом спуске.

8. Построение кривых скорости, времени и тока

8.1 Построение кривой скорости

Кривая скорости строится методом МПС с использованием диаграмм удельных

ускоряющих и замедляющих сил в режиме тяги – по кривой Курсовая: Тяговые расчёты

, в режиме холостого хода – по кривой Курсовая: Тяговые расчёты

и в режиме служебного торможения – по кривой Курсовая: Тяговые расчёты

.

При построении зависимости Курсовая: Тяговые расчёты необходимо обязательно учитывать:

режим движения поезда (тяга, холостой ход или торможение);

характер изменения скорости движения поезда в зависимости от профиля пути, то

есть крутизны уклонов;

положения точки-полюса на оси удельных ускоряющих и замедляющих сил.

Режим движения выбираем в зависимости от необходимости увеличения или уменьшения

скорости и возможных её ограничений. Например, при отправления поезда со

станции, то есть для увеличения скорости или для преодоления элементов профиля

пути, имеющих большую крутизну подъёма, применяется режим тяги.

Режим холостого хода используется обычно в случаях, когда дальнейшее

использование режима тяги сопровождается увеличением скорости движения поезда

выше допустимой, а также перед включением и после выключения тормозов, то есть

до и после включения режима тяги.

Режим торможения используется при снижении скорости или при необходимости

остановки поезда. В любом случае интервал изменения скорости при построении

зависимости не должен превышать 10 км/ч.

Допустимая скорость движения ограничивается состоянием пути, тормозными

средствами поезда, конструкцией локомотива и вагонов. В курсовой работе за

максимально допустимую скорость движения по состоянию пути принимается

скорость, равная 80 км/ч. Величина допустимой скорости на спусках

определяется при выполнении раздела 7.

Положение точки-полюса на оси удельных ускоряющих и замедляющих сил определяется

величиной уклона рассматриваемого элемента профиля пути. Например, если элемент

профиля пути расположен на подъёме Курсовая: Тяговые расчёты

‰, то положение точки-полюса откладывается на 1.5 единиц влево от оси скорости.

В начальный момент времени поезд отправляется в режиме тяги отправляется со

станции А, его начальная скорость равна 0 км/ч. Следовательно, начальная точка

0 кривой скорости Курсовая: Тяговые расчёты

известна – она находится в начале оси станции А. Затем на оси скорости Курсовая: Тяговые расчёты

диаграмм удельных ускоряющих и замедляющих усилий принимаем интервал изменения

скорости движения поезда от Курсовая: Тяговые расчёты

км/ч до Курсовая: Тяговые расчёты км/ч.

Значение середины интервала Курсовая: Тяговые расчёты

км/ч проецируем на кривую удельной ускоряющей равнодействующей силы в режиме

тяги Курсовая: Тяговые расчёты и фиксируем

точку С1. При этом считается, что при изменении скорости поезда в

интервале от Курсовая: Тяговые расчёты до Курсовая: Тяговые расчёты

ускоряющая сила постоянна и соответствует среднему значению скорости.

Далее на оси Курсовая: Тяговые расчёты

фиксируем точку (полюс) М1, численная величина которой равна крутизне

первого элемента профиля пути, то есть – 1.5 единицы справа от оси скорости.

Через полученные точки С1 и М1 проводим прямую линию,

перпендикуляр к которой переносим в точку 0, и чертим линию до уровня Курсовая: Тяговые расчёты

км/ч и фиксируем точку 1, соответствующую этой скорости. Таки образом,

построен первый отрезок 0-1 кривой скорости Курсовая: Тяговые расчёты

. Дальнейший процесс построения кривой Курсовая: Тяговые расчёты

аналогичен.

Для построения кривой Курсовая: Тяговые расчёты

при движении поезда в режимах холостого хода и торможения используем кривые Курсовая: Тяговые расчёты

и Курсовая: Тяговые расчёты соответственно.

Режим движения поезда обозначим на кривой Курсовая: Тяговые расчёты

: хх – движение в режиме холостого хода, т – в режиме торможения.

8.2 Построение кривой времени

Построение кривой времени Курсовая: Тяговые расчёты

выполняем с использованием кривой скорости Курсовая: Тяговые расчёты

. Для определения времени хода на каком-либо отрезке, например, 0-1

берут на кривой скорости отрезок 0-1 и середину его проецируют на ось

времени Курсовая: Тяговые расчёты . Полученную

на оси Курсовая: Тяговые расчёты точку

соединяем линией с началом координат оси Курсовая: Тяговые расчёты

. Перпендикуляр к полученной линии переносим в начало оси станции А и проводим

отрезок Курсовая: Тяговые расчёты . Причём

точка Курсовая: Тяговые расчёты должна

находиться на вертикальной проекции точки 1 кривой Курсовая: Тяговые расчёты

. Далее, поступая аналогично, строим кривую Курсовая: Тяговые расчёты

до конца заданного участка.

Время движения в минутах на любом отрезке пути определяется как разность ординат

кривой времени Курсовая: Тяговые расчёты в

конце и начале этого отрезка.

8.3 Построение кривой тока

Кривая тока Курсовая: Тяговые расчёты , как

функция тока от пройденного поездом пути, необходима для расчёта нагревания

обмоток электрических машин локомотивов, а также для определения расхода

электроэнергии на тягу поездов электроподвижным составом. Кривая тока Курсовая: Тяговые расчёты

, как функция тока от пути, строится только в режиме тяги с использованием

кривой Курсовая: Тяговые расчёты и токовых

характеристик Курсовая: Тяговые расчёты

локомотивов.

Методика построения кривой тока сводится к следующему. НА кривой скорости Курсовая: Тяговые расчёты

определяем значение скорости Курсовая: Тяговые расчёты

движения поезда. По токовой характеристике [1] находим величину тока,

соответствующую скорости. На вертикальных линиях, проходящих через точки

перелома кривой скорости, в принятом масштабе наносим точки, соответствующие

величинам токов, найденных по токовым характеристикам. Полученные точки

соединяем отрезками прямой линией, которая образует кривую тока Курсовая: Тяговые расчёты

.

При построении кривой тока главного генератора тепловоза также учитываем

переключения рукоятки контроллера машиниста с позиции на позицию; на кривой

тока главного генератора обозначается этот переход с позиции на позицию.

Построение кривой тока ведётся только при движении поезда в режиме тяги. В

режимах холостого хода и торможения ток отсутствует, и кривая Курсовая: Тяговые расчёты

обрывается до нуля, и там, где вновь включается режим тяги, ток соответствует

скорости движения локомотива.

9. Проверка массы состава по нагреванию главного генератора

Нагревание обмоток тяговых двигателей или главных генераторов локомотивов

зависит от величины тока, протекающего через них, то есть силы тяги, и

продолжительности его действия. Для ведения большей массы состава требуется

большая сила тяги, следовательно, больший ток.

Возможность проведения состава расчётной массы по всему участку с

использованием выбранных режимов проверяем по нагреванию электрических машин.

Превышение температуры обмоток двигателя над температурой окружающей среды Курсовая: Тяговые расчёты

определяем аналитическим методом по приближённым формулам:

при нагревании (при работе в режиме тяги)

Курсовая: Тяговые расчёты , (9.1)

где Курсовая: Тяговые расчёты – установившееся

превышение температуры при определённом токе, оС; Курсовая: Тяговые расчёты

– промежуток времени, в течение которого протекает данный ток, мин; Т –

постоянная времени, мин; Курсовая: Тяговые расчёты

– начальное превышение температуры (принимается значение в конце предыдущего

промежутка времени Курсовая: Тяговые расчёты

), оС.

при отсутствии тока (в режимах выбега и механического торможения) происходит

охлаждение (Курсовая: Тяговые расчёты ) и

выражение (9.1) примет вид

Курсовая: Тяговые расчёты . (9.2)

Использование данных формул допускается при условии, что

Курсовая: Тяговые расчёты . (9.3)

У тепловоза серии 2ТЭ116 проверяют на нагревание тяговые электродвигатели.

Среднее значение тока берём между двумя соседними точками. Среднее значение

тока тягового двигателя тепловоза определим по формуле:

Курсовая: Тяговые расчёты , (9.4)

где Курсовая: Тяговые расчёты – число двигателей в секции, для тепловоза 2ТЭ116 Курсовая: Тяговые расчёты .

По графе 14 таблицы 9.1 выбираем максимальную температуру перегрева Курсовая: Тяговые расчёты

и сравниваем её с допустимым значением превышения температур обмоток Курсовая: Тяговые расчёты

. Должно выполниться условие:

Курсовая: Тяговые расчёты ; (9.5)

49.60<140 – условие действительно выполняется.

Вывод: тяговые двигатели данного локомотива с массой поезда Q=4900 т на

участке длиной 19.88 км не перегреваются.

10. Расчёт расхода топлива тепловозами на тягу поездов

Затраты на электроэнергию или топливо являются одним из важнейших элементов в

себестоимости перевозок, и поэтому точное определение их величины необходимо

для установления норм и различных технико-экономических расчётов.

Общий расход топлива тепловозом на перемещение состава определяется, как сумма

расходов топлива за отрезки времени, соответствующие постоянному расходу

топлива и средней постоянной скорости движения в режиме тяги Курсовая: Тяговые расчёты

, и расхода топлива за время движения на холостом ходу Курсовая: Тяговые расчёты

:

Курсовая: Тяговые расчёты , (10.1)

где Курсовая: Тяговые расчёты – расход

(минутный) топлива при Курсовая: Тяговые расчёты

скорости движения и используемой позиции контроллера, кг/мин; Курсовая: Тяговые расчёты

– промежуток времени работы дизеля, в пределах которого скорость движения поезда

принята постоянной, мин; Курсовая: Тяговые расчёты

– удельный расход топлива тепловозом на холостом ходу, кг/мин.

Удельный расход натурного (дизельного) топлива в килограммах на единицу

перевозочной работы (кг/(104 т*км бр.)) составит

Курсовая: Тяговые расчёты , (10.2)

где L – длина участка, км.

Для планирования расхода топлива в качестве единицы измерения принимают

удельный расход условного топлива

Курсовая: Тяговые расчёты , (10.3)

где 1,43 – тепловой эквивалент топлива, определяемый, как отношение теплоты

сгорания дизельного (41900 кДж/кг) и условного (29300 кДж/кг) топлива.

Таблица 10.1

Расчёт расхода топлива тепловозом серии 2ТЭ116 массой состава Q=4900 т

Номер точки перелома кривой Курсовая: Тяговые расчёты

Курсовая: Тяговые расчёты , км/ч

Курсовая: Тяговые расчёты или Курсовая: Тяговые расчёты , мин

Позиция рукоятки контроллера Курсовая: Тяговые расчёты

Режим работы тепловоза

Курсовая: Тяговые расчёты или Курсовая: Тяговые расчёты , кг/мин

Курсовая: Тяговые расчёты Курсовая: Тяговые расчёты или Курсовая: Тяговые расчёты , кг

1

2

3

4

5

6

7

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

5

15

23,5

31

30,5

26

29

37

44

51

61

71

78

75

75

75

71

76

75

69

73

78,5

74,5

65

55

46,5

44,5

45

42

35

25

15

5

0,65

0,65

0,6

2,45

2,9

7,2

0,8

0,6

0,35

0,8

0,8

0,85

0,35

0,35

0,85

0,3

0,55

0,5

0,45

0,05

0,8

0,6

0,55

0,65

0,65

0,55

0,7

0,3

0,3

0,2

0,15

0,2

0,15

9

11

15

15

15

15

15

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

15

15

15

15

15

15

0

0

0

0

0

0

тяга

тяга

тяга

тяга

тяга

тяга

тяга

холостой ход

холостой ход

холостой ход

холостой ход

холостой ход

холостой ход

торможение

холостой ход торможение

холостой ход холостой ход

торможение торможение

холостой ход

тяга

тяга

тяга

тяга

тяга

тяга

холостой ход

торможение

торможение

торможение торможение

торможение

8,0

12,0

16,0

16,0

16,0

16,0

16,0

0,50

0,50

0,50

0,50

0,50

0,50

0,50

0,50

0,50

0,50

0,50

0,50

0,50

0,50

16,0

16,0

16,0

16,0

16,0

16,0

0,50

0,50

0,50

0,50

0,50

0,50

5,2

7,8

9,6

39,2

46,4

115,2

12,8

0,3

0,175

0,4

0,4

0,425

0,175

0,175

0,425

0,15

0,275

0,25

0,225

0,025

0,4

9,6

8,8

10,4

10,4

8,8

11,2

0,15

0,15

0,1

0,075

0,1

0,075

∑=27,85мин∑=299,85кг

Курсовая: Тяговые расчёты кг;

Курсовая: Тяговые расчёты ;

Курсовая: Тяговые расчёты .

Список использованной литературы

1. Правила тяговых расчётов для поездной работы. М., 1985.

2. Тяговые расчёты. Методические указания к курсовому проектированию

под редакцией Ю. Н. Ликратова. Новосибирск, 1989.

3. Подвижной состав и тяговое хозяйство железных дорог / Под ред.

А. П. Третьякова. М.,1971.



(C) 2009