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.
Исходные данные (Вариант 03)
Таблица №1
|
Локомотив |
Электровоз ВЛ10У |
|
Доля вагонов в поезде, % |
|
|
4-осные на подшипниках качения, б |
45 |
|
4-осные на подшипниках скольжения, в |
35 |
|
6-осные, г |
3 |
|
8-осные, у |
17 |
|
Масса вагонов, т |
|
|
q4 |
80 |
|
q6 |
120 |
|
q8 |
160 |
|
Процент тормозных осей в составе |
96 |
|
Тип тормозных колодок |
композиционные |
|
Длина приемоотправочных путей, м |
1200 |
1. Спрямление профиля пути
Для повышения точности тяговых расчетов, а также для сокращения объема последних и, следовательно, времени на их выполнение, необходимо спрямлять профиль пути.
В процессе спрямления необходимо учитывать следующие ограничения.
Запрещается спрямлять: элементы станций и остановочных пунктов с соседними элементами; элементы профиля расчетного подъема с соседними элементами; элементы профиля, на которых расположены максимальный спуск или подъем с соседними элементами; элементы профиля разного знака.
Спрямление профиля состоит в замене двух или нескольких смежных элементов продольного профиля пути одним элементом, длина которого Sc равна сумме длин спрямляемых элементов (S1, S2, …,Sn), т. е.
(1)
а общая крутизна спрямляемых элементов вычисляется по формуле:
где – крутизна элементов спрямляемого участка.
Чтобы расчеты скорости и времени движения поезда по участку были достаточно точными, необходимо выполнить проверку каждого спрямляемого элемента на возможность спрямления по формуле:
- где – длина спрямляемого элемента, м;
- абсолютная величина разности между уклоном спрямляемого участка и уклоном проверяемого элемента, ‰, т.
е. . Проверке по формуле (3) подлежит каждый элемент спрямляемой группы.
На спрямленных элементах возможно расположение кривых, которые заменяются фиктивным подъемом. Величина фиктивного подъема определяется по формуле:
- где – длина и радиус кривых в пределах спрямленного участка, м;
Если элемент профиля не подлежит спрямлению, а на нем расположена кривая, то фиктивный подъем от кривой определяется по формуле:
где – радиус кривой, м.
Окончательный уклон спрямленного участка в продольном профиле пути равен:
- Необходимо заметить, что знак крутизны может быть и положительным (для подъемов), и отрицательным (для спусков); знак крутизны фиктивного подъема от кривой всегда положительный. Это обязательно надо учитывать при вычислениях.
Исходный профиль (Вариант 03)
Профиль №0 – от ст. А до ст. В.
Таблица №2
По формулам спрямим элементы №1,2.
По формуле (3) произведем проверку
Эл. №1
Эл. №2
Вывод: элементы №1,2 имеют право на спрямление.
По формулам спрямим элементы №3,4,5.
По формуле (3) произведем проверку
Эл. №3
Эл. №4
Эл. №5
Вывод: элементы №3,4,5 имеют право на спрямление.
Теперь рассчитаем фиктивный подъем от кривой по формуле (4):
Окончательный уклон спрямленного участка рассчитаем по формуле (6):
Элемент №6 не подлежит спрямлению с соседними элементами, а на нем расположена кривая, тогда фиктивный подъем рассчитаем по формуле (5):
По формулам спрямим элементы №7,8,9.
По формуле (3) произведем проверку
Эл. №7
Эл. №8
Эл. №9
Вывод: элементы №3,4,5 имеют право на спрямление.
Теперь рассчитаем фиктивный подъем от кривой по формуле (4):
локомотивная тяга тормозной вагон
Окончательный уклон спрямленного участка рассчитаем по формуле (6):
По формулам спрямим элементы №10,11.
По формуле (3) произведем проверку
Эл. №10
Эл. №11
Вывод: элементы №10,11 имеют право на спрямление.
По формулам спрямим элементы №13,14,15,16,17.
По формуле (3) произведем проверку
Эл. №13
Эл. №14
Эл. №15
Эл. №16
Эл. №17
Вывод: элементы №13,14,15,16,17 имеют право на спрямление.
Теперь рассчитаем фиктивный подъем от кривой по формуле (4):
Окончательный уклон спрямленного участка рассчитаем по формуле (6):
По формулам спрямим элементы №19, 20.
По формуле (3) произведем проверку
Эл. №19
Эл. №20
Вывод: элементы №19,20 имеют право на спрямление.
Элемент №21 не подлежит спрямлению с соседними элементами, а на нем расположена кривая, тогда фиктивный подъем рассчитаем по формуле (5):
По формулам спрямим элементы №22,23.
По формуле (3) произведем проверку
Эл. №22
Эл. №23
Вывод: элементы №22,23 имеют право на спрямление.
Элемент №24 не подлежит спрямлению с соседними элементами, а на нем расположена кривая, тогда фиктивный подъем рассчитаем по формуле (5):
По формулам спрямим элементы №25,26.
По формуле (3) произведем проверку
Эл. №25
Эл. №26
Вывод: элементы №25,26 имеют право на спрямление.
Теперь рассчитаем фиктивный подъем от кривой по формуле (4):
Окончательный уклон спрямленного участка рассчитаем по формуле (6):
Элемент №27 не подлежит спрямлению с соседними элементами, а на нем расположена кривая, тогда фиктивный подъем рассчитаем по формуле (5):
По формулам спрямим элементы №28,29,30,31.
По формуле (3) произведем проверку
Эл. №28
Эл. №29
Эл. №30
Эл. №31
Вывод: элементы №28, 29, 30, 31 имеют право на спрямление.
Теперь рассчитаем фиктивный подъем от кривой по формуле (4):
Окончательный уклон спрямленного участка рассчитаем по формуле (6):
По формулам спрямим элементы №32,33.
По формуле (3) произведем проверку
Эл. №32
Эл. №33
Вывод: элементы №32,33 имеют право на спрямление.
По формулам спрямим элементы №34,35.
По формуле (3) произведем проверку
Эл. №34
Эл. №35
Вывод: элементы №34,35 имеют право на спрямление.
По формулам спрямим элементы №36,37.
По формуле (3) произведем проверку
Эл. №36
Эл. №37
Вывод: элементы №34,35 имеют право на спрямление.
По формулам спрямим элементы №38,39.
По формуле (3) произведем проверку
Эл. №38
Эл. №39
Вывод: элементы №38,39 имеют право на спрямление.
Результаты расчетов по спрямлению заданного профиля пути сводим в таблицу №3
Таблица №3
|
№ № п/п |
Длина элем-а, м |
Крутизна уклона, ‰ |
Кривые |
Длина Sc, м |
Крутиз – на i c, м |
Фиктивный подъем |
ic ‰ |
№ сопряженного участка |
Примечание |
|
1 |
700 |
-1,5 |
1200 |
-1,7 |
-1,7 |
1 |
Ст. А |
||
|
2 |
500 |
-2,0 |
|||||||
|
3 |
550 |
-2,2 |
2000 |
-1,3 |
+0,1 |
-1,2 |
2 |
||
|
4 |
650 |
-0,5 |
|||||||
|
5 |
800 |
-1,2 |
250 |
800 |
|||||
|
6 |
950 |
-3,5 |
200 |
1000 |
950 |
-3,5 |
+0,7 |
-2,8 |
3 |
|
7 |
500 |
0,0 |
1600 |
+0,2 |
+0,1 |
+0,3 |
4 |
||
|
8 |
700 |
+0,5 |
|||||||
|
9 |
400 |
0,0 |
300 |
1100 |
|||||
|
10 |
1000 |
+12,5 |
1850 |
+12,0 |
+12,0 |
5 |
|||
|
11 |
850 |
+11,5 |
|||||||
|
12 |
500 |
+2,5 |
500 |
+2,5 |
+2,5 |
6 |
|||
|
13 |
1500 |
+9,5 |
6800 |
+10,0 |
+0,06 |
+10,06 |
7 |
||
|
14 |
800 |
+9,7 |
300 |
990 |
|||||
|
15 |
1300 |
+10,2 |
|||||||
|
16 |
1700 |
+10,5 |
250 |
1050 |
|||||
|
17 |
1500 |
+10,0 |
|||||||
|
18 |
400 |
+1,5 |
400 |
+1,5 |
+1,5 |
8 |
|||
|
19 |
650 |
+2,0 |
1200 |
+1,9 |
+1,9 |
9 |
Ст. Б |
||
|
20 |
550 |
+1,8 |
|||||||
|
21 |
800 |
0,0 |
400 |
1500 |
800 |
0,0 |
+0,47 |
+0,47 |
10 |
|
22 |
620 |
-9,3 |
1200 |
-9,2 |
-9,2 |
11 |
|||
|
23 |
580 |
-9,0 |
|||||||
|
24 |
1000 |
0,0 |
500 |
1000 |
1000 |
0,0 |
+0,7 |
+0,7 |
12 |
|
25 |
800 |
+6,0 |
1400 |
+5,3 |
+0,15 |
+5,45 |
13 |
||
|
26 |
600 |
+4,5 |
300 |
900 |
|||||
|
27 |
500 |
0,0 |
200 |
800 |
500 |
0,0 |
+0,86 |
+0,86 |
14 |
|
28 |
1900 |
-7,5 |
7200 |
-7,6 |
+0,05 |
-7,65 |
15 |
||
|
29 |
1700 |
-8,0 |
300 |
1200 |
|||||
|
30 |
1400 |
-7,0 |
|||||||
|
31 |
2200 |
-7,8 |
400 |
1500 |
|||||
|
32 |
700 |
+3,0 |
1200 |
+3,2 |
+3,2 |
16 |
|||
|
33 |
500 |
+3,5 |
|||||||
|
34 |
1200 |
-0,5 |
2000 |
-0,3 |
-0,3 |
17 |
|||
|
35 |
800 |
0,0 |
|||||||
|
36 |
900 |
+2,0 |
1600 |
+2,2 |
+2,2 |
18 |
|||
|
37 |
700 |
+2,5 |
|||||||
|
38 |
800 |
-0,5 |
1500 |
-0,3 |
-0,3 |
19 |
Ст. В |
||
|
39 |
700 |
0,0 |
|||||||
2. Определение массы состава по выбранному расчетному подъему
Расчётный подъём – это наиболее трудный для движения в выбранном направлении элемент профиля пути, на котором достигается расчетная скорость, соответствующая расчетной силе тяги локомотива.
Величина расчетного подъема iр определяется из данных спрямляемого профиля участка пути.
Массу состава для выбранного расчетного подъема определяют, исходя из расчетных параметров локомотива и состава, по следующей формуле:
- где – расчетная сила тяги локомотива, кгс;
- =200 т – расчетная масса локомотива, т;
- основное удельное сопротивление локомотива в режиме тяги, кгс/т;
- основное удельное сопротивлениесостава, кгс/т;
- крутизна расчетного подъема, ‰.
Значения расчетной скорости, силы тяги, массы локомотива принимаются по нормативам, приведенным в /2/.
Основное удельное сопротивление движению локомотива определяется по формуле:
где – расчётная скорсть локомотива, км/ч.
Для электровоза ВЛ10-У
основное удельное сопротивление движению состава определяется по формуле:
- где б4, б6, б8 – доля 4-хосных, 6-тиосных и 8-миосных вагонов в составе;
- основное удельное сопротивление 4 – осных грузовых вагонов на подшипниках качения, кгс/т.
где масса, приходящаяся на ось колесной, т.
где масса 4 – осного грузового вагона
основное удельное сопротивление 4 – осных грузовых вагонов на подшипниках скольжения, кгс/т.
основное удельное сопротивление 6 – осных грузовых вагонов на подшипниках качения, кгс/т.
где масса, приходящаяся на ось колесной, т.
где масса 6 – осного грузового вагона
основное удельное сопротивление 8 – осных грузовых вагонов на подшипниках качения, кгс/т.
где
масса, приходящаяся на ось колесной, т.
где масса 8 – осного грузового вагона
По формуле (9) определим основное удельное сопротивление движению состава:
По формуле (8) определим основное удельное сопротивление движению локомотива.
По формуле (7) определим массу состава
3. Определение числа вагонов и осей состава
Число вагонов в составе определяется по формулам:
Полученные количества вагонов необходимо округлить до целых числовых значений. Длины вагонов принимаются равными: 4-осного – 15м, 6-осного – 17м, 8-осного – 20м.
Число осей состава определяем так:
4. Определение длины состава и поезда. Сравнение длины поезда с заданной длинной приемоотправочных путей на раздельных пунктах (станциях)
Длину состава и поезда находим по формуле:
- где lлок – длина локомотива; /2/
lс – длина состава;
10м – запас длины на неточность остановки поезда.
Проверка возможности установки поезда на приемоотправочных путях выполняется по соотношению:
где – длина приемоотправочных путей, м
Если длина поезда меньше ли равна длине приемоотправочных путей станций заданного участка, то масса состава не корректируется и делается вывод о том, что массу состава уменьшать не надо.
5. Проверка массы состава на трогание поезда с места при остановках на раздельных пунктах (станциях)
Масса состава проверяется на трогание с места на станции или остановочных пунктах по формуле:
- где – сила тяги локомотива при трогание с места, кгс;
- /2/. Для электровоза ВЛ10У. – расчетная масса локомотива, /2/ = 200 т;
- удельное сопротивление состава при трогание с места, кгс/т;
- величина подъема на станции или остановочном пункте, крутизна которого наибольшая, ‰.
где
- удельное сопротивление при трогание с места для подшипников качения, кгс/т;
- удельное сопротивление при трогание с места для подшипников скольжения, кгс/т;
- удельное сопротивление при трогание с места 6-осного вагона для подшипников качения, кгс/т;
- удельное сопротивление при трогание с места 8-осного вагона для подшипников качения, кгс/т;
- масса, приходящаяся на ось колесной пары соответственно 4-,6-, 8-осного для грузового вагона, т.
Масса состава, полученная по условиям трогания с места, должна быть не менее массы составаQ , определенной по расчетному подъему, т. е. должно выдерживаться условие
Так как для проверки массы состава на трогание с места была выбрана станция, расположенная на наиболее трудном элементе, то в этом случае делается вывод, что трогание состава с места и разгон поезда обеспечены на всех раздельных пунктах участка.
6. Определение величины расчетного тормозного коэффициента для композиционных колодок
Расчетным тормозным коэффициентом называется отношение суммы тормозных расчетных сил нажатия тормозных колодок к массе поезда.
Расчетный тормозной коэффициент определим по формуле:
где – сумма расчетных сил нажатия на тормозные оси поезда (тс)
где – сумма сил нажатия тормозных осей локомотива (тс),
- суммарная сила нажатия тормозных осей состава (тс)
где – сила нажатия колодок на ось локомотива (тс),/2/
- число тормозных осей локомотива (тс).
гдеG – доля (не проценты тормозных осей состава) G = 262осей
202 – 192 = 10 осей не подключены к тормозной магистрали, – сила нажатия колодок на 1 ось вагона в зависимости от типа вагонов, колодок и режимов тс/ось, n – число тормозных осей состава. Для того чтобы рассчитать, сначала определим среднюю нагрузку на ось состава, которая определяется по формуле:
В зависимости от нагрузки на ось, режима торможения, типа колодок, силу нажатия определим из таблицы 5.
Таблица 5
Сила нажатия колодок
|
№№ |
Режимы |
Нагрузка, тс/ось |
Чугунные колодки |
Композиционные колодки |
|
1 |
Порожний |
3,5 |
3,5 |
|
|
2 |
Средний |
5,0 |
7,0 |
|
|
3 |
Груженный |
7,0 |
8,5 |
Список используемой литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kursovaya/po-teorii-konstruktsii-lokomotiva/
1. Бабичков А. М., Гурский М. А., Новиков А. М. Тяга поездов и тяговые расчеты. – М.: Транспорт, 1971г.
2. Правила тяговых расчетов для поездной работы. – М.: Транспорт, 1985г.
3. Осипов С. И. Основы электрической и тепловозной тяги. – М.: Транспорт, 1985г.
4. Фуфрянский Н. А. Подвижной состав и тяга поездов. – М.: Транспорт, 1979г.
5. Правила технической эксплуатации железных дорог РФ. – М.: Транспорт, 1993г.
6. Гребенюк П. Т., Долганов А. Н., Скворцова А. И. Тяговые расчеты. – М.: Транспорт, 1987г.
7. Методические указания к курсовой работе по дисциплине “Теория локомотивной тяги”. – Самара: СамИИТ. – 1994г.
Просмотров: 15
