Подвижной состав и тяга поездов

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Белорусский государственный университет транспорта»

Кафедра “Тепловозы и тепловые двигатели”

Состав поезда в процентах по массе состоит из вагонов:

4-осных-86%,

6-осных-6%,

8-осных-8%.

Средняя масса вагонов брутто составляет:

4-осных-88т,

6-осных-128т,

8-осных-168т.

Путь принят звеньевой.

Масса состава вычисляется по формуле:

Q =(Fкр-P(+ip)) / (+ip), (1)

где Fкр--расчетная сила тяги локомотива, H;

Основное удельное сопротивление движению локомотива при ?=?р определяется по формуле:

где ?-скорость движения локомотива.

Н/т;

Расчет удельных сопротивлений 4-,6-и 8-осных вагонов производится по следующим формулам:

; (3)

(6)=7+(80+?+0,025?2)/qo( 6); (4)

(8)=7+(60+0,38?+0,021?2)/qo(8), (5)

где qo(4), qo(6), qo(8) -масса, приходящаяся на одну колесную пару, соответственно для 4-,6- и 8- осных вагонов, т.

Находится из выражений:

qo(4)=q4/4; (6)

qo(6)=q6/6; (7)

qo(8)=q8/8; (8)

где q4, q6, q8 -- масса брутто 4-,6- и 8-осных вагонов, т/ось;

qo(4)=88/4=22 т/ось;

qo(6)=128/6=21,3 т/ось;

qo(8)=168/8=21 т/ось;

Рассчитаем удельные сопротивления:

(4)=7+(30+ 46,7+0,025. 46,72)/22=12,96 Н/т;

(6)=7+(80+ 43,5+0,025. 43,52)/21,3=15,51 Н/т;

(8)=7+(60+0,38. 46,7+0,021. 46,72)/20,5=12,88 Н/т;

Средневзвешенное удельное сопротивление движению состава определяется по формуле:

(9)
где ?, ?, ?-соответственно доля 4-,6- и 8-осных вагонов в составе.

=0,86.12,96+0,06.15,51+0,08.12,88=13,11 Н/т;

Следовательно, масса состава будет равна:

Q =(46000-184.(72,3 +10.8)) / (13,11+10•8)=4679 т.

Принимаем Q=4700 т.

3 Проверка полученной массы состава на прохождение подъемов большей крутизны, чем расчетный с учетом накопленной кинетической энергии

Проверка рассчитанной массы состава на возможность надежного преодоления встречающегося на участке короткого подъема крутизной больше расчетного с учетом использования кинетической энергии, накопленной на предшествующих (легких) элементах профиля, выполняется аналитическим способом.

Чтобы убедиться в том, что с таким составом принятый электровоз преодолеет подъем 10 ‰, рассчитаем, как изменяется скорость по мере движения поезда по данному подъему.

Sпр ??Sпр =1000()/2. 12(). (10)

Допустим, что к моменту вступления на рассматриваемый подъем скорость поезда v = 75 км/ч. ПТР рекомендуют для повышения точности расчета интервалы изменения скорости движения принимать в пределах 10 км/ч. Чтобы рассчитать расстояние, которое поезд пройдет при понижении

скорости от 80 км/ч до 70 км/ч, необходимо определить значение удельной замедляющей силы для средней на рассматриваемом интервале скорости v = 75 км/ч:

=( Fк- W0)/(P+Q). (11)

Из тяговой характеристики электровоза ВЛ10, приведенной в ПТР, для скорости v = 80 км/ч значение касательной силы тяги Fк = 231000 Н.

Основное удельное сопротивление движению тепловоза

= 19+0,1. 75+0,003. 752=43,4 Н/т.

Основное удельное сопротивление движению груженых 4-,6-и 8-осных вагонов на подшипниках качения (роликовых) по звеньевому пути при осевой нагрузке:

qo(4)=88/4=22 т/ось;

qo(6)=128/6=21,3 т/ось;

qo(8)=168/8=21 т/ось.

Будет иметь вид:

(4)=7+(30+75+0,025. 752)/22=18,2 Н/т;

(6)=7+(80+75+0,025. 752)/21,3=20,9 Н/т;

(8)=7+(60+0,38. 75+0,021. 752)/21=16,8 Н/т.

Средневзвешенное удельное сопротивление движению состава:

=0,86.18,2+0,06.20,9+0,08.16,8=18,22 Н/т.

Таким образом, основные сопротивления движению локомотива и составу поезда:

=P. ; (12)

=184. 43,4=5981,9 Н.

=Q. ; (13)

=4700. 18,22=85634 Н.

Общее основное сопротивление движению поезда:

= +; (14)

=5981,9 +85634=93615,9 Н.

Удельная замедляющая сила

=( Fк- W0)/(P+Q), Н/т. (15)

=137384/(184+4700)=28,13 Н/т.

=- 10. iпр Н/т; (16)

= 28,13 -10 . 10 = -71,9 Н/т.

Расстояние, пройденное поездом при изменении скорости движения от 80 км/ч до 70 км/ч

Sпр =1000. (702 - 802)/2.12(-71,9)=869,6 м.

Проведем такие же расчеты и для расстояния, пройденного поездом при снижении его скорости с 70 км/ч до 60 км/ч. Средняя скорость - 65 км/ч.

Сведем расчеты в таблицу 3.1

Таблица 3.1- Расчет движения поезда по подъему с уклоном 10‰

4 Проверка полученной массы состава на трогание с места и по длине приемоотправочных путей

Проверка массы состава на трогание. Необходимо проверить выполнение следующего условия:

, (18)

где Fктр -расчетная сила тяги локомотива при трогании с места, Н;

- удельное сопротивление состава при трогании с места, Н/т;

iтр - уклон элемента профиля, с которого будет проводиться трогание, ‰. Принимаем, что поезд трогается со станции, которая находится на горизонтальной площадке. Соответственно, iтр=0 ‰..

Таким образом, масса состава Q не должна превышать значение Qтр, определенное по условиям трогания поезда на подъеме с уклоном iтр.

Сопротивление троганию принимают для подвижного состава на роликовых подшипниках. Здесь qo - средняя осевая нагрузка, т/ось.

, (19)

где ?, ?, ?-соответственно доля 4-,6- и 8-осных вагонов в составе,

,, - удельное сопротивление соответственно 4-,6- и 8-осных вагонов в составе при трогании с места.

=280/(22+7)=9,6 Н/т;

=280/(21,3+7)=9,8 Н/т;

=280/(21+7)=10 Н/т.

Общее удельное сопротивление троганию состава:

=0,86.9,6+0,06.9,8+0,08.10=9,7 Н/т

Масса состава при трогании с места:

Qтр=626000/9,7-184=64352 т.

Так как Q<Qтр, то есть 4700<64352, это значит, что данный локомотив сдвинет с места состав с рассчитанной ранее массой.

Проверка массы состава по длине приемоотправочных путей. Масса состава, рассчитанная по наиболее трудному элементу продольного профиля пути, прошедшая проверки на прохождение более крутого, чем расчетный, подъема и на трогание поезда, может оказаться, тем не менее, слишком большой для того, чтобы поезд уместился в пределах приемоотправочных путей. Для проверки следует определить длину поезда:

где lл - длина локомотива, м;

lс - длина состава, м;

10 - допуск на неточность установки поезда в пределах приемо-отправочных путей.

Для определения длины состава необходимо определить число вагонов. Число однотипных вагонов можно рассчитать, если известна, доля массы данной группы вагонов в общей массе состава

, (21)

где - доля массы i-й группы однотипных вагонов в общей массе состава поезда,

qi - средняя масса вагона (брутто) для i-й группы однотипных вагонов.

Округляя ni до целого и, принимая из ПТР длину одного вагона для рассматриваемой группы, определяют длину состава.

Длина локомотива lл=33 м,

Длина вагонов:

4-осных l4=15 м;

6-осных l6=17 м;

8-осных l8=20 м.

Число вагонов:

n4 =0,86.4700/88=46 вагонов,

n6=0,06.4700/128=2 вагонов,

n8=0,08.4700/168=2 вагонов.

Длина всего поезда:

lп=46.15+2.17+2.20+33+10=807 м.

Поскольку в результате расчетов получили длину поезда меньше, чем длину приемоотправочных путей, то корректировать массу поезда не обязательно.

5 Спрямление профиля пути на заданном участке

При производстве тяговых расчетов целесообразно заменять несколько малоотличающихся крутизной элементов одним, длина которого Sс равна сумме длин этих элементов. Такую операцию называют спрямлением профиля пути.

Уклон спрямленного элемента определяем по формуле:

(22)

где - уклон спрямляемого элемента, ‰

- длина спрямляемого элемента, м;

- длина спрямленного элемента, м.

Для количественной оценки возможности спрямления профиля вводят условие:

(23)

где =- абсолютное значение разности между уклоном спрямленного участка и действительного значения уклона i-ого элемента, входящий в спрямляемый участок, ‰;

Кривые, имеющиеся на элементах спрямляемого профиля, учитываем с помощью зависимости:

Окончательный уклон спрямленного участника, на котором расположены кривые:

(25)

При спрямлении учитываем условия:

1) Спрямляем элементы одного знака и 0

Не спрямляем:

2) Расчетный, максимальный подъем, максимальный спуск и

элементы, на которых располагаются станции.

Результаты спрямления профиля пути приведем в виде таблицы.

Таблица 5.1-Спрямление профиля пути

Приведем пример спрямления участка на основании элементов №2,№3 и № 4.

Длина спрямленного участка вычисляется по формуле:

(26)

где , и - длина 2-ого, 3-его и 4-ого элемента спрямляемого участка, м;

м;

Уклон спрямленного элемента определяем по формуле (22):

‰.

Для учета на профиле кривых воспользуемся формулой (24):

‰,

‰,

‰.

Окончательный уклон определяем по формуле (25):

‰.

Определим, удовлетворяют ли значения длин наших элементов условию возможности спрямления:

м< м;

м< м;

м< м.

Так как условие возможности спрямления выполнилось, значит, элементы № 2, №3 и №4 можно спрямить.

Аналогичным образом производятся спрямления других элементов.

6 Расчет и построение диаграммы ускоряющих и