 |
Выбор расчетного подъема и определение массы состава
|
|
|
|
ЗАДАНИЕ
на разработку курсовой работы по дисциплине
ТЕОРИЯ ЛОКОМОТИВНОЙ ТЯГИ
Группа 142
Студент Найдёнов Ю.Г.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
1.Тепловоз ________2ТЭ116____________
2. Профиль и план участка № Л
| Профиль пути | План пути | ||||
| sj, м | ij, ‰ | R, м | Sкр, м | aо | |
| Станция А | |||||
| -3,5 | |||||
| -4,9 | |||||
| +12,0 | |||||
| -14,5 | |||||
| +12,7 | |||||
| +4,8 | |||||
| +3,2 | 40о | ||||
| Станция Б | |||||
| -4,0 | |||||
| -4,2 | |||||
| -3,5 | |||||
| -8,2 | |||||
| +2,7 | |||||
| +3,0 | |||||
| Станция В | |||||
| Тип вагонов | Масса вагона mв, т | Состав поезда в долях по массе | Длина вагона, м |
| 4-х осные | 0,6 | ||
| 6-и осные | 0,4 | ||
| 8-и осные | - | - | - |
3. Состав грузового поезда.
4. Тип тормозных колодок: композиционные
5. Доля тормозных осей: 0,99
6. Скорость по боковым путям: 25 км/ч
7. Длина приемоотправочных путей: 1250 м
8. Путь: звеньевой
Дата выдачи задания ____14.02.08_____________
Срок сдачи работы _______8.05.08____________
Руководитель работы, доцент 
Б.Г.ПОСТОЛ
ВВЕДЕНИЕ
При эксплуатации, а также при определении путей перспективного развития железных дорог, возникают многочисленные практические задачи, которые решаются с помощью теории локомотивной тяги и ее прикладной части - тяговых расчетов.
Основные задачи, которые решаются с помощью тяговых расчетов, следующие:
|
|
|
– выбор типа локомотива и его основных характеристик;
– расчет массы состава;
– расчет скорости и времени хода поезда по перегону;
– тормозные расчеты;
– определение механической работы локомотивов;
– определение температуры нагрева тяговых электрических машин.
Полученные с помощью тяговых расчетов данные служат основой для решения следующих задач:
– составление графиков движения поездов;
– разработки рациональных режимов вождения поездов;
– нормирования расхода топлива и электрической энергии натягу поездов;
– составления графика оборота локомотивов;
– расчета пропускной и провозной способности;
– расстановки сигналов на перегонах и раздельных пунктах для обеспечения безопасной остановки перед ними;
– проектирования новых и реконструкции существующих железных дорог.
Цель данной курсовой работы научится решать следующие задачи тяговых расчетов для заданного участка железнодорожной линии и заданного вида подвижного состава:
– строить и спрямлять профиль и план пути;
– проводить анализ профиля пути и выбирать величину расчетного подъема;
– определять массу состава по выбранному расчетному подъему;
– проверять массу состава на прохождение подъемов большей крутизны, чем расчетный, с учетом использования накопленной кинетической энергии;
– проверять возможность трогания с места при остановках на расчетном подъеме;
– определять длину поезда и сопоставлять её с заданной длиной приемоотправочных путей;
– рассчитывать удельные ускоряющие и замедляющие силы для режима тяги, холостого хода и торможения;
– определять максимально допустимую скорость движения на наиболее крутом спуске участка при заданных тормозных средствах поезда;
– строить кривые скорости 
и времени 
;
– определять техническую скорость движения поезда по участку;
|
|
|
– рассчитывать время хода поезда по участку способом равномерных скоростей.
– определять расход топлива тепловозом за поездку;
– определение температуры нагрева тяговых электрических машин.
ПОСТРОЕНИЕ И СПРЯМЛЕНИЕ ПРОФИЛЯ И ПЛАНА ПУТИ
1.1 Общие положения
Вертикальный разрез земной поверхности по трассе ж/д линии называется продольным профилем ж\д пути (профиль пути).
Вид ж/д линии сверху или, как принято говорить, проекция трассы на горизонтальную плоскость называется планом ж/д линии (план пути).
Элементами профиля пути являются уклоны (подъемы и спуски) и площадки (горизонтальный элемент, уклон которого равен нулю). Граница смежных элементов называется переломом профиля. Расстояние между смежными переломами профиля пути образует элемент профиля.
На профиле пути отмечаем крутизну и протяженность элемента, высоты (отметки) переломных точек над уровнем моря, оси раздельных пунктов, границы станций и километровые отметки.
На план пути наносим радиусы (углы) и длины кривых и прямых участков пути и месторасположение.
1.2 Построение профиля и плана пути
Отметки переломных точек рассчитаем по формуле
(1.1)
где 
– конечная для j-го элемента пути отметка профиля, м;
– начальная для j-го элемента пути отметка профиля, м;
– уклон, %о;
– длина элемента профиля пути, м.
Таблица 1.1 – Расчет отметок профиля пути
| № элемента пути | 
|  о
| 
|
| |||
| -3,5 | 
| ||
| -4,9 | 
| ||
| |||
| +12,0 | 
| ||
| |||
| -14,5 | 
| ||
| |||
| +12,7 | 
| ||
| +4,8 | 
| ||
| +3,2 | 
| ||
| |||
| -4,0 | 
| ||
| -4,2 | 
| ||
| -3,5 | 
| ||
| -8,2 | 
| ||
| |||
| +2,7 | 
| ||
| +2.5 | 
| ||
|
Кривые, длина которых задается градусами центрального угла, пересчитывается в метры по формуле
(1.2)
где 
– длина кривой, м;
– радиус кривой, м;
– центральный угол в градусах.
1.3 Спрямление профиля пути
Действительный профиль пути настолько сложен, в силу комбинаций различных спусков, подъемов и кривых, поэтому его упрощают: заменяют условным профилем – спрямленным.
Спрямление профиля состоит из двух операций:
|
|
|
- спрямление в продольном профиле, путем объединения группы элементов пути, лежащих рядом и имеющим близкую друг к другу крутизну;
- спрямление в плане путем замены кривых фиктивным методом в пределах спрямляемых элементов.
Определяем элементы профиля, которые можно предварительно объединить в группы для спрямления. Это элементы: 2, 3, 4; 13, 14, 15; 18, 19. Элементы 1,12, 20 в группы для спрямления не включаем, так как на них расположены станции.
1.3.1 Определим крутизну подъема участка 2, 3, 4
Начальная отметка участка 
над уровнем моря.
Конечная отметка участка 
над уровнем моря.
Длина участка равна: 
Спрямленный уклон этого участка определим по следующей формуле
, %o (1.3)
%о.
Проверим возможность такого спрямления по формуле
(1.4)
для элемента 2: 
;
для элемента 3: 
> 2000.
Проверка для элемента 3 не прошла, поэтому объединяем элементы 2, 3; повторяем операции, проведенные выше:
-начальная отметка участка над уровнем моря;
-конечная отметка участка над уровнем моря;
-длина участка равна: 
%о.
;
Определяем фиктивный подъем от кривой, находящейся на спрямленном участке по формуле
%о, (1.5)
где 
– длина кривой в пределах спрямленного элемента;
– радиус кривой в пределах спрямленного элемента;
%о.
Определяем суммарную крутизну спрямленного участка в рассматриваемом направлении по формуле
%о (1.6)
%о.
Определяем суммарную крутизну спрямленного участка в противоположном направлении
%о.
Аналогичным образом произведем расчеты по спрямлению профиля пути и для других намеченных участков. Результаты расчетов оформим в виде таблицы.
Таблица 1.2 – Расчеты по спрямлению профиля пути
| № элемента пути | Профиль | План | 
| |||
|  %о
| 
| 
| 
| ||
| - | - | |||||
| -3,5 | 98,08 | - | - | |||
| -4,9 | 90,48 | - | - | |||
| 90,48 | - | - | ||||
| +12,0 | 140,88 | |||||
| 140,88 | ||||||
| -14,5 | 120,58 | - | - | |||
| 120,58 | - | - | ||||
| +12,7 | 139,63 | - | - | |||
| +4,8 | 142,51 | - | - | |||
| +3,2 | 144,91 | 488,7 | ||||
| 144,91 | - | - | ||||
| -4,0 | 143,31 | |||||
| -4,2 | 140,79 | - | - | |||
| -3,5 | 139,57 | - | - | |||
| -8,2 | 106,77 | |||||
| 106,77 | - | - | ||||
| +2,7 | 108,52 | |||||
| +3,0 | 109,42 | - | - | |||
| 109,42 | - | - |
|
|
|
| № элемента пути |  %о
|  %о
| 
| |
| туда | обратно | |||
| Станция А | ||||
| -4,53 | -4,53 | +4,53 | ||
| +12,0 | -12,0 | |||
| -14,5 | +14,5 | |||
| +12,7 | -12,7 | |||
| +4,8 | -4,8 | |||
| +3,2 | -3,2 | |||
| Станция Б | ||||
| -3,96 | +0,24 | -3,72 | +4,2 | |
| -8,2 | +8,2 | |||
| +2,79 | +0,88 | +3,67 | +1,91 | |
| Станция В |
ВЫБОР РАСЧЕТНОГО ПОДЪЕМА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ СОСТАВА
2.1 Общие положения
Определение массы состава производится для решения одной из следующих задач:
- расчет наибольшей (критической) массы состава, соответствующей данному локомотиву, плану и профилю пути (на расчетном подъеме);
- определение массы состава, соответствующей наибольшей провозной способности дороги, измеряемой количеством перевезенных грузов в год;
- определение массы состава, соответствующей наименьшей стоимости перевозок.
2.2 Определяем величину расчетного подъема
Расчетный подъем – это наиболее трудный для движения в выбранном направлении элемент профиля пути, на котором достигается расчетная скорость, соответствующая расчетной силе тяги локомотива.
Принимаем расчетный подъем, равный 
%о.
2.3 Определяем массы состава при движении поезда по расчетному подъему с равномерной скоростью
Масса состава в этом случае определятся по формуле
т, (2.1)
где 
– расчетная сила тяги, 
;
– основное удельное сопротивление локомотива в режиме тяги, 
;
– основное удельное сопротивление вагонов, 
;
– расчетная масса локомотива, 
т;
– ускорение свободного падения, 
.
Определим основное удельное сопротивление движения локомотива в режиме тяги для звеньевого пути по формуле
, (2.2)
где 
– расчетная скорость локомотива, 
Определяем основное удельное сопротивление состава по формуле
, (2.3)
где 
– доли в составе по массе четырех-, шести- и восьмиосных вагонов, 
;
– основное удельное сопротивление четырех-, шести- и восьмиосных вагонов.
Определяем основное удельное сопротивление четырехосных вагонов
, (2.4)
где 
– масса, приходящаяся на одну ось вагона.
Для четырехосных вагонов 
т. Основное удельное сопротивление движению шестиосных вагонов определяется по формуле (2.4).
|
|
|
т.
Полученную массу состава для дальнейших расчетов округляем в меньшую сторону до значения кратного 50 т. В нашем случае масса состава будет равна 
т.
2.4. Проверка массы состава на трогание с места на расчетном подъеме
Массу грузового состава проверяем на трогание с места на расчетном подъеме по следующей формуле
т, (2.5)
где 
– сила тяги локомотива при трогании с места, 
– удельное сопротивление состава при трогании с места, 
Определим удельное сопротивление состава при трогании с места по формуле
(2.6)
Для четырехосных вагонов
Определяем средневзвешенное сопротивление состава при трогании с места по формуле (2.6)
т.
Полученная масса превышает массу состава, рассчитанную по формуле (2.1), следовательно, тепловоз 2ТЭ116 сможет взять с места состав массой 3550 т на расчетном подъеме.
2.5 Проверка массы состава по длине приемоотправочных путей
Длина поезда 
не должна превышать полезную длину приемоотправочных путей 
станций на участках обращения данного поезда.
Длину поезда определим по следующей формуле
(2.7)
где 
– длина состава, м;
– число локомотивов в поезде, = 2;
– длина локомотива, 
.
Длину состава определим по формуле
(2.8)
где к – число различных групп вагонов в составе;
– число однотипных вагонов в i-й группе;
– длина вагона i-й группы, м.
Число вагонов в i-й группе определим из выражения
(2.9)
где 
– доля массы состава 
, приходящаяся на i-ю группу вагонов;
– средняя масса вагона i-й группы, м.
Длина приемоотправочных путей грузовой станции равна 1250 м.
По формуле (2.9) определяем число вагонов в составе:
– четырехосных
;
принимаем 
;
– шестиосных
;
принимаем 
.
Определяем длину вагонов:
– четырехосных
;
– шестиосных
;
Длина поезда получилась меньше длины приемоотправочных путей, поэтому для дальнейших расчетов принимаем массу состава 3550 т.
2.6. Расчет массы состава с учетом использования кинетической энергии поезда
Проверим массу состава на прохождение коротких подъемов большой крутизны, с учетом кинетической энергии, накопленной на предшествующих участках по формуле
(2.10)
где 
– скорость в конце проверяемого участка, 
;
– скорость поезда в начале проверяемого подъема, 
;
– средняя ускоряющая сила, .
Определим удельную касательную силу тяги локомотива.
(2.11)
Для определения силы тяги 
при средней скорости 
построим тяговую характеристику локомотива (рисунок 2.1).
Среднюю скорость рассматриваемого участка определим по формуле
(2.12)
Таблица 2.1 – Значения тяговой характеристики тепловоза 2ТЭ116
| 
|
|
|
| 58,5 | |||
| 19,5а | |||
| 24,2р | |||
Из рисунка 2.1 видно, что при средней скорости 
сила тяги локомотива равна 
.
По формуле (2.2) определим основное удельное сопротивление движения локомотива при скорости .
По формуле (2.4) определим основное удельное сопротивление четырех- и шестиосных вагонов при той же скорости.
Определим общее удельное сопротивление движения поезда по формуле
(2.13)
где 
– проверяемый подъем крутизной больше расчетного, 
%о.
.
.
Длина проверяемого подъема (
) меньше 3806 м, следовательно, этот подъем можно преодолеть за счет кинетической энергии, приобретенной на спусках перед этим подъемом.
|
|
|
