Теоретические основы спрямления профиля

Спрямление профиля есть замена нескольких элементов с уклонами одинакового знака и близких по крутизне одним уклоном, равной протяженности.

Применение этого мероприятия в тяговых расчетах выполняемых «вручную» позволяет существенно уменьшить число элементов профиля, и тем самым упростить построение кривых скорости.

Для того, чтобы спрямление не повлекло за собой искажений тяговых расчётов, вводятся следующие ограничения:

•   спрямляются только уклоны одного направления (знака);

 •  не включаются элементы профиля, расположенные на остановочных пунктах;

•   не включаются в спрямление площадки (нулевые уклоны);

•   не спрямляются элементы с руководящим уклоном;

Возможность спрямления элемента профиля проверяется условием

                                               (21)

где 𝚫 i - разность уклонов спрямлённого и проверяемого участков;

lj - протяженность элемента профиля;

                                  (22)

 

где i c- спрямлённый уклон, i j -уклон проверяемого элемента; Спрямлённый уклон на участках вычисляется как:

                                               (23)

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

 

 

Учет сопротивления от кривых

Расчетное значение сопротивления от кривых вычисляется по двум формулам:

•  в случае если длина кривой более длины поезда К ≥l_п, Н/кН:

                                       (24)

                                              

в случае, если длина кривой менее длины поезда,Н/кН:

                                               (25)

Сопротивление движению поезда от кривых учитывается в виде

эквивалентного уклона ‰:

i _эк = ω _r                                                 (26)

вводимого на всем протяжении элемента продольного профиля, в пределах которого расположена кривая.

Необходимо помнить, что сопротивление от кривой всегда является положительным, то есть препятствует движению поезда.

Сумма эквивалентного уклона и уклона элемента профиля именуется приведенным уклоном, ‰:

i_k = i + i _эк                                              (27)

Находим длину кривой:

 

Для ВЛ80с

Для ТЭ116

Построение диаграммы удельных равнодействующих сил

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)