Определение характеристикпоезда

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.....................................................................................................3

Исходные данные.....……………………………………………………..4

1. Определениехарактеристикпоезда…………………………...5

1.1 Расчетная тяговаяхарактеристикалокомотива........................5

1.1.1 Построение расчетнойтяговойхарактеристики......................5

1.2 Определение характеристиксоставапоезда……………….…7

1.2.1 Определение.......................................................... основных            удельных сопротивленийлокомотива и различных видовподвижногосостава.................................7

1.2.2 Определение удельногосопротивлениясостава.......................9

1.2.3 Определениевесапоезда............................................................11

1.2.4 Проверка по троганьюсместа...................................................14

1.2.5 Определениедлиныпоезда.........................................................16

2. Подготовкапродольногопрофиля.............................................16

2.1 Спрямлениепрофиля...................................................................16

2.1.1 Теоретические основыспрямленияпрофиля...........................16

2.1.2 Cпрямленияпрофиля...................................................................17

2.2 Учет сопротивленияоткривых..................................................19

3. Построение диаграммы удельных равнодействующихсил....21

3.1.1 Теоретические основы.................................................................21

3.1.2 Расчет таблиц удельныхравнодействующихсил....................21

4. Решение тормозной задачи.........................................................28

4.1 Время и путь подготовки к торможению..................................29

4.2 Действительный тормозной путь...............................................29

4.2.1 Расчет тормозногопути суммированием..................................29

Список использованныхисточников...................................................................32

 

Введение

В науку о тяге поездов входит комплекс вопросов, основанных на теории механического движения поезда, целесообразного использования локомотивов и экономически обоснованной траты электрической энергии и топлива.

Основы теории электрической и тепловозной тяги решают широкий круг вопросов эффективной эксплуатации железных дорог, позволяют рассчитать основные параметры вновь проектируемых линий, участков, переводимых на новые виды тяги, намечать основные требования к разрабатываемым локомотивам: электровозам, тепловозам, мотор-вагонному составу.

При помощи тяговых расчетов определяются силы, действующие на поезд, и оценивается их влияние на характер движения поезда, определяется оптимальная масса состава при выбранной серии локомотива.

На основе тяговых расчетов составляют графики движения поездов, определяют пропускную способность железнодорожных линий и рассчитывают эксплуатационные показатели локомотивного хозяйства.

 На действующих линиях теория тяги поездов позволяет найти рациональные режимы вождения поездов на различных участках продольного профиля и наилучшие условия эксплуатации локомотивов.

Теория тяги поездов позволяет найти резервы при электрификации линий, развитии провозной и пропускной способности существующих железных линий.

Основной целью контрольной работы является выполнение тяговых расчетов, а также построение диаграммы удельных равнодействующих сил, графика кривых зависимости скорости, времени и пути для выбранного типа локомотива, решение тормозной задачи.

 В данной работе выполнены расчеты для локомотивов: электровоз ВЛ80с и тепловоза ТЭ116м.

 

 

Исходные данные

Вариант 0 0

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКПОЕЗДА

Расчетная тяговая характеристикалокомотива

В пояснительной записке по данному разделу необходимо изложить расчет силы тяги по сцеплению, порядок построения расчетной тяговой характеристики, указать расчетную скорость и соответствующее ей расчетное значение силы тяги, а также указать на каких скоростях происходит переход с одного фактора ограничения силы тяги на другой и её значения в этих точках.

Определение характеристик составапоезда

Определение веса поезда

Для проектируемых железных дорог вес состава поезда Q определяется исходя из условия установившегося равномерного движения поезда по руководящему подъему с расчетной скоростью.

Формула расчета теоретического веса состава Qпоезда, исходя из этого условия:

;                                        (9)

где iр -  руководящий уклон проектируемой линии,‰;

w о ¢- удельное основноесопротивлениеэлектровозапридвижении под током,Н/кН;

w о ¢¢- средневзвешенное удельное сопротивлениесоставаН/кН;

                                              (10)

где F_кр – расчётная сила тяги

g – ускорение свободного падения

Для ВЛ80с

        

Для ТЭ116

Вес каждой части состава поезда определитсякак:

                                          (11)

Для ВЛ80с

Для ТЭ116

 

Теоретически, число вагонов каждого типа в составе определится следующей зависимостью:

                                    (12)

Для ВЛ80с

Для ТЭ116

 

Поскольку в этом расчете число вагонов, как правило, получается дробным, чего в принципе не может быть в поезде, эти величины округляются до ближайших целых значений nок р, составляющих

практический вес поезда:

                        (13)

Практический вес поезда не должен отличаться от теоретического более чем на ± 50 т.

Если проверка дает результат:

ü Q -Q пр < -50 т, рекомендуется округлять число более легких вагонов в большую, а более тяжелых в меньшую сторону;

ü Q –Q пр > 50 т, округлять число более тяжелых вагонов в большую, а более легких вагонов в меньшуюсторону;

ü если вышеизложенные мероприятия не дают результата, то необходимо округлить число всех типов подвижного состава в большую или меньшую сторону соответственно;

Для ВЛ80с

Так как не выполняется условие превышения 50т, следует:

   Следовательно, принимаем n₄ = 26вагонов; n₈ = 38вагона.

Для ТЭ116

Так как не выполняется условие превышения 50т, следует:

Следовательно, принимаем n₄ = 38вагонов; n₈ = 59вагонов.

В реальной грузовой работе необходимо знать вес поезда нетто-полезного груза, перевозимого в поезде без учета веса подвижногосостава:

                                         (14)

Для дальнейших расчетов необходим также полный вес поезда (вес проезда брутто) - вес состава с учетом локомотива:

                                        (15)

 

Для ВЛ80с

Для ТЭ116

      1.2.4. Проверка по троганию сместа

 

При трогании с места поезд испытывает некоторое дополнительное сопротивление, которое для площадки (нулевого уклона) и подвижного состава на роликовых подшипниках в удельном выражении будет составлять:

                                    (16)

Таким образом, сопротивление состава поезда будет определяться средневзвешенным сопротивлением состава троганию:

                                  (17)

 

Для ВЛ80с

Для ТЭ116

Весьма многие остановочные пункты имеют уклон продольного профиля в пределах путей, причем на некоторых из них он достигает значительных величин. Следовательно, необходимо провести проверку возможности трогания с места поезда расчетной массы ведомого заданным локомотивом.

Вес состава поезда по условиям трогания с места определяется по формуле:

                        (18)

    где  F ктр - сила тяги локомотива при u»0 км/ч, ограничиваемаясцеплением или допустимымтоком;

i тр - максимальный уклон станционнойплощадки‰; Условие проверки будет выполняться вслучае:

                                 (19)

Для ВЛ80с

41380 т >8664 т – условие проверки выполняется.

Для ТЭ116

72831,5 т>13248 т – условие проверки выполняется.

Определение длиныпоезда

Определение длины поезда необходимо для проверки возможности его размещения с соблюдением габаритов в пределах имеющейся полезной длины станционного пути.

Длина поезда определяется суммой:

                              (20)

(i)

где l_{( i )} - длина i- осного вагона;

l_лок - длина локомотива;

10 м - запас на установку поезда в пределах станционных путей;

В случае, если l_п≤l_{п / о} , то поезд расчетной длины разместится в пределах полезной длины станционных путей.

По заданию, длина станционных путей 1100 м.

Для ВЛ80с

 – поезд не поместиться в пределах стандартных полезных длин станционных путей.

Следовательно, для того что бы состав поместился на станционные пути, необходимо их удлинить, либо уменьшить количество вагонов. Приуменьшении количества вагонов получаем:

Для ТЭ116

– поезд не поместиться в пределах стандартных полезных длин станционных путей.

Следовательно, для того что бы состав поместился на станционные пути, необходимо их удлинить, либо уменьшить количество вагонов. Приуменьшении количества вагонов получаем:

 

ПОДГОТОВКА ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ

Спрямление профиля

C прямления профиля

№1	№2	№3	№4	№5	№6	№7	№8	№9	№10	№11	№12	№13	№14	№15
2,3	-8	6	0	0	2	-8	-6	0	-8	10	2	8	0	-2
1100	650	900	700	1200	400	900	1400	1100	1400	1050	1400	650	550	1150

 

       Проведём его попытку спрямления в следующей последовательности:

1.Рассмотрим последовательно все элементы профиля. Принципиально не поддаются спрямлению 1 и 2, 6 и 7,8 и 9, 14 и 15 элементы (уклоны противоположного знака).

3 и 4, 11 и 12, 13 и 14 – спрямить не получится, так как идет большой перепад уклонов

2.Таким образом, можно спрямлять 7 и 8 элементы. Спрямлённый уклон определяем по формуле 23:

3. Проведем проверку на возможность спрямления этих элементов, по формуле 21.

для элемента 7:

для элемента 8:

Следовательно, спрямлению подлежат 7 и 8 элементы профиля, и будет использован в дальнейших расчетах.

№1	№2	№3	№4	№5	№6	№7	№8	№9	№10	№11		№12		№13		№14		№15
2,3	-8	6	0	0	2	-8	-6	0	-8	10		2		8		0		-2
1100	650	900	700	1200	400	900	1400	1100	1400	1050		1400		650		550		1150
№1	№2	№3	№4	№5	№6	№7№8		№9	№10		№11		№12		№13		№14	№15
2,3	-8	6	0	0	2	-6,78		0	-8		10		2		8		0	-2
1100	650	900	700	1200	400	2300		1100	1400		1050		1400		650		550	1150

 

 

Теоретическиеосновы

Уравнение движения поезда может быть применено к поезду в любой момент его движения, и в зависимости от режима ведения имеет вид, приведенный в табл. 3.

С целью решения задач тяговых расчетов необходимо графически выразить зависимость сил, действующих на поезд, от скорости движения, при движении на прямолинейном и горизонтальном участке пути, т.е. без учета сопротивления от уклонов и кривых.

Режим ведения поезда	Уравнение движения	Графическое выражение действующих сил
Тяговый	dV = 120(f - w) dt           к	f 1 (V)= f к - w о
Выбега (холостого хода)	dV =-120 w dt            xх	f 2 (V)=- w ох
Служебного торможения	dV =120(w + a b) dt           xx             Т	f 3(V)=-(w о х + ab Т)
Экстренного торможения	dV =120(w + b) dt          xx        t	f 3(V)=-(w о х + b Т)
Установившегося движения	dV = 0 dt

3.1.2 Расчет таблиц удельных равнодействующихсил

Расчет удельных сил удобно вести в табличной форме, составляя две таблицы, для:

n режима тяги;

n режимов холостого хода и торможения;

n

Таблица 1 - Расчет удельных равнодействующих сил при тяговом режиме для iр=…‰, локомотива серии …, поезда весом P+Q=… т.

V	F к	f к	w о ¢	W о ¢	w о ¢¢	W о ¢¢	W о	w о	f к - w о
км/ч	Н	Н/кН	Н/кН	Н	Н/кН	Н	Н	Н/кН	Н/кН
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

Таблица 2 – Расчет удельных равнодействующих сил при режимах торможения и выбега для iр= ¼ ‰, локомотива серии ¼, поезда весом P+Q=… т, с тормозным коэффициентом J = ¼.

V	w о ¢ х	W о ¢ х	W о ¢¢	W ох	w ох	j кр	b Т	a b Т	w ох + b Т	w ох + ab Т
км/ч	Н/кН	кН	кН	кН	Н/кН		Н/кН	Н/кН	Н/кН	Н/кН
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11

Таблица 1 заполняется согласно нижеследующим указаниям, представленным по номерам граф:

1. Заносятся значения скорости от u=0 до uконстрс шагом Du=5 км/ч, с обязательным внесением скоростей, соответствующих точкам перелома тяговой характеристики локомотива, а также расчетной скорости локомотива, uр;

2. Записываются величины силы тяги вкН;

3. Величина удельной силы тяги определяемаяформулой:

                                                                      (28)

4. Основное удельное сопротивление локомотива

5. Основное полное сопротивлениелокомотива:

                                                      (29)

6. Средневзвешенное удельное сопротивление вагонов, определяемое по методике раздела0;

7. Полное сопротивлениесостава:

                                                    (30)

          8.Полное сопротивлениепоезда:

                                              (31)

      9.Средневзвешенное удельное сопротивлениепоезда:

                                                     (32)

     10.Удельная равнодействующая сила в режиметяги.

Показателем правильности вычислений служит равенство, соблюдающееся при расчетной скорости uр:

                                               (33)

где допускается разница до ±0.01, засчет:

ü точностирасчетов;

ü округления веса поезда за счет подбора числа вагонов, из-за чего разница между расчетным и практическим весом состава может достигать ±50т;

Тормозной коэффициент вычисляется по числу оборудованных тормозами вагонов в поезде, по формуле:

                                                (34)

где  – сумма сил нажатия тормозных колодок;

                               (35)

где К лок сила нажатий тормозных колодоклокомотива;

К (i) – сила нажатия тормозных колодок i- осного вагона;

i- число тормозных осей у i- осноговагона;

Таблица 2 заполняется аналогичным образом, по номерам граф, куда заносятся:

1. Значения скорости отu=0 до uконстрс шагомDu=5 км/ч, с обязательным внесением скоростей, соответствующих точкам пере- лома тяговой характеристики локомотива, а также расчетной скорости локомотива, uр;

2. Удельное сопротивление локомотива в режиме выбега, определяемое по формуле:

 

              (36)

3. Полное сопротивлениелокомотива:

                                         (37)

4.  Полное сопротивление состава, не зависящее от режима движения поезда, переносится из табл.4;

5. Полное сопротивление поезда в режимевыбега:

                                       (38)

6. Удельное сопротивление поезда в режиме холостогохода:

                                        (39)

7. Расчетный коэффициент трения колодок о бандажколеса:

Вид материала колодок	Тормозной коэффициент
Стандартные чугунные
Чугунные, с повышенным содержанием фосфора
Композиционные колодки

8. Удельная тормозная сила, применяемая машинистом при экстренном торможениипоезда:

                                  (40)

9. Удельная тормозная сила при служебном торможении, когда тормозная сила используется не полностью (например, на подходе к остановочным пунктам, заранее известным машинисту). При служебном торможении используется около половины тормозной силы экстренноготорможения.

10. Полные удельные силы экстренного торможения с учетом силы основного сопротивления состава на холостомходу.

11. Полные удельные силы служебного торможения с учетом силы основного сопротивления состава на холостомходу.

 

Расчёт данной части и заполнение данных таблиц производим в программе EXCEL

Для ВЛ80с

 

Для ТЭ116

 

РЕШЕНИЕ ТОРМОЗНОЙ ЗАДАЧИ

Наиболее часто встречающаяся формулировка тормозной задачи

Расчетная ситуация, принимаемая при решении тормозной задачи, выглядит следующим образом:

- найти наибольшую допустимую скорость движения поезда,с которой он может следовать по элементу продольного профиля заданной крутизны, чтобы при необходимости он мог быть остановлен экстренным торможением в пределах установленного тормозного пути.

Расчетная длина тормозного пути состоит из двух участков движения, м:

                                        (41)

Расчетная ситуация, принимаемая при решении тормозной задачи, выглядит следующим образом:

ü Поезд расчетной массы движется с конструкционной скоростью на спуске, уклон коего равенруководящему;

4.1 Время и путь подготовки кторможению

Время подготовки к торможению определяется аналитическим путём, в зависимости от числа осей в составе:

n при 200 и менее осей, тормоза автоматические,с:

                                                   (42)

n от 200 до 300 осей, тормоза автоматические,с:

                                                (43)

n более 300 осей, тормоза автоматические,с:

                                                (44)

n путь подготовки к торможению - нажатие колодок на бандажи колёс постепенно возрастает, но существенного снижения скорости ещё не происходит, определяется формулой,м:

                                                        (45)

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.....................................................................................................3

Исходные данные.....……………………………………………………..4

1. Определениехарактеристикпоезда…………………………...5

1.1 Расчетная тяговаяхарактеристикалокомотива........................5

1.1.1 Построение расчетнойтяговойхарактеристики......................5

1.2 Определение характеристиксоставапоезда……………….…7

1.2.1 Определение.......................................................... основных            удельных сопротивленийлокомотива и различных видовподвижногосостава.................................7

1.2.2 Определение удельногосопротивлениясостава.......................9

1.2.3 Определениевесапоезда............................................................11

1.2.4 Проверка по троганьюсместа...................................................14

1.2.5 Определениедлиныпоезда.........................................................16

2. Подготовкапродольногопрофиля.............................................16

2.1 Спрямлениепрофиля...................................................................16

2.1.1 Теоретические основыспрямленияпрофиля...........................16

2.1.2 Cпрямленияпрофиля...................................................................17

2.2 Учет сопротивленияоткривых..................................................19

3. Построение диаграммы удельных равнодействующихсил....21

3.1.1 Теоретические основы.................................................................21

3.1.2 Расчет таблиц удельныхравнодействующихсил....................21

4. Решение тормозной задачи.........................................................28

4.1 Время и путь подготовки к торможению..................................29

4.2 Действительный тормозной путь...............................................29

4.2.1 Расчет тормозногопути суммированием..................................29

Список использованныхисточников...................................................................32

 

Введение

В науку о тяге поездов входит комплекс вопросов, основанных на теории механического движения поезда, целесообразного использования локомотивов и экономически обоснованной траты электрической энергии и топлива.

Основы теории электрической и тепловозной тяги решают широкий круг вопросов эффективной эксплуатации железных дорог, позволяют рассчитать основные параметры вновь проектируемых линий, участков, переводимых на новые виды тяги, намечать основные требования к разрабатываемым локомотивам: электровозам, тепловозам, мотор-вагонному составу.

При помощи тяговых расчетов определяются силы, действующие на поезд, и оценивается их влияние на характер движения поезда, определяется оптимальная масса состава при выбранной серии локомотива.

На основе тяговых расчетов составляют графики движения поездов, определяют пропускную способность железнодорожных линий и рассчитывают эксплуатационные показатели локомотивного хозяйства.

 На действующих линиях теория тяги поездов позволяет найти рациональные режимы вождения поездов на различных участках продольного профиля и наилучшие условия эксплуатации локомотивов.

Теория тяги поездов позволяет найти резервы при электрификации линий, развитии провозной и пропускной способности существующих железных линий.

Основной целью контрольной работы является выполнение тяговых расчетов, а также построение диаграммы удельных равнодействующих сил, графика кривых зависимости скорости, времени и пути для выбранного типа локомотива, решение тормозной задачи.

 В данной работе выполнены расчеты для локомотивов: электровоз ВЛ80с и тепловоза ТЭ116м.

 

 

Исходные данные

Вариант 0 0

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКПОЕЗДА