ЗАВДАННЯ № 21

на курсову роботу з дисципліни

“Транспортні засоби (Рухомий склад і тяга поїздів)”

ВИХІДНІ ДАННІ

 

1. Серія локомотива 2M-62

2. Структура поїзда за типами вагонів, %:

а) чотиривісних 82

б) шестиосних  ––

в) восьмиосних 18

3. Навантаження від колісної пари вагона на рейки, т:

а) чотириосних 88/86

б) шестиосних  ––

в) восьмиосних 166

4) Кількість гальмівних осей у складі 97 %

5) Гальмівні колодки чавунні;

6) Частка чотиривісних вагонів у складі за видами підшипників у буксах:

-ковзання 5 %

-кочення 0.95 %

7) Поздовжній профіль ділянки колії № 4

8) Довжина приймально-відправних колій 850 м;

9) Початкова температура перегріву обмоток тягових електричних машин 20 °C

ДОДАТОК

 

Таблиця 1 - Розрахункові параметри локомотива

Таблиця 2 - Профіль колії

ЗМІСТ

 

Вступ

1. Визначення розрахункового підйому.

2. Спрямлення профілю колії.

3. Розрахунок маси состава

4. Перевірка розрахункової маси состава на можливість надійного подолання короткого підйому крутизною більше розрахункового

5. Перевірка розрахованої маси состава на рушення з місця на роздільних пунктах

6. Перевірка маси состава по довжині приймально-відправних колій

7. Побудова діаграми питомих рівнодіючих сил

8. Рішення гальмівної задачі

9. Побудова кривих швидкості v=f(s) та часу хода поїзда t=f(s), струму iг= f(s)

10. Визначення часу ходу поїзда по перегонах

11. Визначення часу ходу поїзда методом рівномірних швидкостей

12. Перевірка електричних машин локомотива на нагрівання

13. Визначення витрат енергоресурсів локомотивом

14. Побудова тонно-кілометрової діаграми

Висновок

Література

ВСТУП

При розробці проектів нових залізниць, переводі існуючих ліній на електричну і тепловозну тягу і під час експлуатації доводиться вирішувати цілу низку питань, пов’язаних з рухом поїздів . Ці питання є предметом тягових розрахунків. У відповідності з навчальним планом студенти спеціальностей «Управління процесами перевезень на залізничному транспорті», «Рухомий склад і спеціальна техніка залізничного транспорту» виконують курсову роботу по тяговим розрахункам . Задачею проектування по тязі поїздів є не лише закріплення отриманих знань в цій області, але і вироблення у студентів вміння самостійно вирішувати питання, пов’язані із найбільш раціональним використанням потужності локомотивів.

Курсову роботу необхідно виконувати, обдумано застосовуючи розрахункові формули і ретельно продумуючи висновки і результати. Цілковито недопустиме механічне застосування формул і виконання по них розрахунків. Методичні вказівки, які приводяться нижче, не звільняють студента від необхідності глибоко і уважно розібратися в питаннях, що розглядаються, використовуючи рекомендовану літературу. При невиконанні цього студент не отримує необхідних знань і виявиться непідготованим до екзамену (заліку) з дисципліни. Методичні вказівки містять короткі теоретичні відомості та методику виконання курсової роботи.

Тягові розрахунки проводяться на основі “ Правил тяговых расчетов для поездной работы” (ПТР), які визначають порядок і методику розв’язання задач і містять основні характеристики локомотивів, вагонів і інші нормативні дані, які є вихідними для розрахунків.

1. ВИЗНАЧЕННЯ РОЗРАХУНКОВОГО ПІДЙОМУ

Розрахунковий підйом - це найбільш важкий для руху в даному напрямку елемент профілю колії, на якому досягається розрахункова швидкість, що відповідає розрахунковій силі тяги локомотива. Досить довгий і найбільш крутий підйом ділянки приймається за розрахунковий. Найбільш крутий підйом заданої ділянки які мають невелику довжину і якщо йому передують «легкі» елементи профілю (спуски, площадки), на яких поїзд може розвити високу швидкість, те такий підйом не може бути прийнятий за розрахунковий, тому що поїзд переборе його за рахунок накопиченої кінетичної енергії

Розрахунковим підйомом буде елемент №16

i =+9,0 ‰

S=8000 м

Швидкісний спуск - елемент №6

i = - 10,0 ‰

S= 1500 м

2. СПРЯМЛЕННЯ ПРОФІЛЮ КОЛІЇ

Спрямлення профілю полягає в заміні двох або декількох суміжних елементів поздовжнього профілю колії одним елементом, довжина якого S_c дорівнює сумі довжин елементів, які спрямляються (S₁,S₂…,S_n), тобто

 

S_c = S₁+S₂+…+S_n ,                                     (1)

а крутизна розраховується за формулою

 

i'_c=( i₁S₁+ i₂S₂+…+ i_nS_n) /(S₁+ S₂+…+ S_n),      (2)

де i₁, i₂,,…, i_n – крутизна елементів дільниці, що спрямляється, ‰.

Можливість спрямлення групи елементів перевіряють за формулою

 

S_i≤ 2000/∆i ,             (3)

де S_i - довжина елемента, що спрямляється, м ;

∆i – абсолютна велечина різниці між ухилом спрямленої дільниці і ухилом елемента, що перевіряється, ‰ тобто ‌‌‌‌‌|i'_c –i_i|.

Криві на спрямленій дільниці замінюються фіктивним підйомом, крутизна якого визначається за формулою

 

i_с^’’=(700/S_c )∑( S_крi /R_i ) ,          (4)

 

де S_крi і R_i - довжина і радіус кривих спрямленої дільниці, м.

Крутизна спрямленої дільниці з урахуванням фіктивного підйому від кривої

 

і_с= і_с^’+ і_с^’’             (5)

Спрямлення елементів профілю колії: № 2,3

S_c=1000+1800=2800 м R₂=800 м S_кр2=400 м

i'_c = (1000·2,0+1800·0,0)/2800=0,71 ‰

∆i₂=׀0,71 - 2,0׀= 1,29 ‰

∆i₃=׀0,71 - 0,0׀= 0,71 ‰

S₂=1000м<2000/1,29=1550 м – задовільняє нерівність

S₃=1800м<2000/0,71=2817 м – задовільняє нерівність

i_с^’’=(700/2800)·(400/800)=0,13 ‰

і_с= 0,71 + 0,13 = +0,84 ‰

Спрямлення елементів профілю колії: № 4,5

S_c=800 + 1000=1800 м R₄=1200 м S_кр4=650 м R₅=1500 м S_кр5=400 м

i'_c = (800·4,0+1000·0,0)/1800=1,78 ‰

∆i₄=׀1,78 - 4,0׀= 2,22 ‰

∆i₅=׀1,78 - 0,0׀= 1,78 ‰

S₄=800м<2000/1,22=901 м – задовільняє нерівність

S₅=1000м<2000/1,78=1124 м – задовільняє нерівність

i_с^’’=(700/1800)·(650/1200+400/1500)=0,31 ‰

і_с= 0,78 + 0,31 = +2,09 ‰

Спрямлення елементів профілю колії: № 8,9

S_c=1700 + 600=2300 м R₉=1500 м S_кр9=450 м

i'_c = (1700·(-2,0)+600·(-5,0))/2300=-2,78 ‰

∆i₈=׀-2,78 –(- 2,0)׀= 0,78 ‰

∆i₉=׀-2,78 –(- 5,0)׀= 2,3 ‰

S₈=1700м<2000/0,78=2564 м – задовільняє нерівність

S₉=600м<2000/2,3= 870м – задовільняє нерівність

i_с^’’=(700/2300)·(450/1500)=0,091 ‰

і_с= -2,78 + 0,091 = -2,69 ‰

Спрямлення елементів профілю колії: № 12

S_c=800 + 1800=2600 м R₁₂=850 м S_кр12=750 м

i'_c = (800·4,0+1800·5,0)/2600=4,69 ‰

∆i₁₂=׀4,69 - 4,0׀= 0,69 ‰

∆i₁₃=׀4,69 - 5,0׀= 0,31 ‰

S₁₂=800м<2000/0,69=2899 м – задовільняє нерівність

S₁₃=1000м<2000/0,31=6452 м – задовільняє нерівність

i_с^’’=(700/2600)·(750/850)=0,24 ‰

і_с= 4,69 + 0,24 = +4,93 ‰

Спрямлення елементів профілю колії: № 18,19

S_c=2750 + 860=3610 м R₁₈=700 м S_кр18=350 м

i'_c = (2750·(-4,0)+860·(-3,0))/3610=-3,76 ‰

∆i₁₈=׀-3,76 –(- 4,0)׀= 0,24 ‰

∆i₁₉=׀-3,76 –(- 3,0)׀= 0,76 ‰

S₁₈=2750м<2000/0,24=8333 м – задовільняє нерівність

S₁₉=860м<2000/0,76= 2632 м – задовільняє нерівність

i_с^’’=(700/3610)·(350/700)=0,097 ‰

і_с= -3,76 + 0,097 = -3,66 ‰

Спрямлення елементів профілю колії: № 20,21

S_c=1950 + 2000=3950 м

i'_c = (1700·(-1,5)+2000·(0,0))/2300=-0,74 ‰

∆i₂₀=׀-0,74 –(- 1,5)׀= 0,76 ‰

∆i₂₁=׀-0,74 – 0,0׀= 0,74 ‰

S₂₀=1700м<2000/0,78=2632 м – задовільняє нерівність

S₂₁=600м<2000/2,3= 2703м – задовільняє нерівність

і_с= -0,74 ‰

 

Всі результати спрямлення наведені в табл. 1

Результати спрямлення профілю     Таблиця 1

Номер елемента	Крутизна елемента і, ‰	Довжина елемента S, м	Криві		Довжина спрямленої дільниці Sc, м	Крутизна спрямленої дільниці іс′, ‰	Фіктивний підйом від кривих іс″, ‰	Сумарна крутизна спрямленої дільниці    іс= іс’+ іс’’, ‰		№ спрямлених ділянок	Станція
			R, м	Sкр, м
								туди	звідти
1	0,0	1600			1600			0,00	0,00	1	А
2	2,0	1000	800	400	2800	0,71	0,13	0,84	-0,58	2
3	0,0	1800
4	4,0	800	1200	650	1800	1,78	0,31	2,09	-1,47	3
5	0,0	1000	1500	400
6	-10,0	1500			1500			-10,00	10,00	4
7	-8,0	7800			7800			-8,00	8,00	5
8	-2,0	1700			2300	-2,78	0,09	-2,69	2,87	6
9	-5,0	600	1500	450
10	1,0	1500			1500			1,00	-1,00	7
11	0,0	2000			2000			0,00	0,00	8	К
12	4,0	800	850	750	2600	4,69	0,24	4,93	-4,45	9
13	-1,5	1800
14	0,0	1300			1300			0,00	0,00	10
15	12,0	1500			1500			12,00	-12,00	11
16	9,0	8000			8000			9,00	-9,00	12
17	1,0	1800			1800			1,00	-1,00	13
18	-4,0	2750	700	350	3610	-3,76	0,09	-3,66	3,86	14
19	-3,0	860
20	-1,5	1950			3950	-0,74		-0,74	0,74	15
21	0,0	2000
22	2,0	2500			2500					16
23	1,5	1800			1800					17	Е

3. РОЗРАХУНОК МАСИ СКЛАДУ

Масу вантажного состава визначаємо виходячи з повного використання тягових і потужнісних якостей локомотива.

, т                      (6)

де          – розрахункова сила тяги локомотива, Н;

      – розрахункова маса локомотива, т;

     – основний питомий опір локомотива, Н/кН;

     – основний питомий опір состава, Н/кН;

      – крутість розрахункового підйому,;

      – прискорення вільного падіння;;

Згідно [3] для локомотива 2М62 дійсні такі розрахункові параметри.

=392000 Н, = 240 т, =+9,0 ‰,           м/с²

Основний питомий опір локомотива розраховується за формулою:

, Н/кН         (7)

де  км/год– розрахункова швидкість локомотива;

 Н/кН

Основний питомий опір складу розраховується за формулою:

, Н/кН             (8)

де α,β,γ – відповідно частки 4- 6- і 8-вісних вагонів( α=0,82; γ=0,18 , згідно завдання );

– відповідно основний питомий опір 4- 6- і 8-вісних вагонів,Н/кН:

— для підштпників ковзання:

, Н/кН             (9)

— для підштпників кочення:

, Н/кН      (10)

де – маса, яка приходиться на одну колісну пару 4 вісного вагону, т/вісь:

,т

де – маса брутто 4 вісного вагону (_коч =88т, _ков= 86т, згідно завдання) т/вісь;

_коч=88/4=22 т

_ков=86/4=21,5 т

, Н/кН        (11)

 Н/кН

 Н/кН

 Н/кН

, Н/кН (12)

де – маса, яка приходиться на одну колісну пару 6 вісного вагону, т/вісь:

,

де  – маса брутто 6 вісного вагону

Через те, що у составі в моєму завдані не має 6-вісних вагонів, то розрахунки для них не потрібно виконувати

, Н/кН      (13)

де  – маса, яка приходиться на одну колісну пару 6 вісного вагону, т/вісь:

,                (14)

де – маса брутто 6 вісного вагону

 т/вісь;

Н/кН

 Н/кн

 т;

Відповідно до ПТР обчислену масу составу округляємо до 50 або 100т, тоді приймаємо:

 т

4. ПЕРЕВІРКА РОЗРАХУНКОВОЇ МАСИ СОСТАВА НА МОЖЛИВІСТЬ НАДІЙНОГО ПОДОЛАННЯ КОРОТКОГО ПІДЙОМУ КРУТИЗНОЮ БІЛЬШЕ РОЗРАХУНКОВОГО

Перевірка на можливість подолання швидкісного підйому виконується аналітичним методом з урахуванням використання кінетичної енергії, накопиченої на подолання “легких” елементах профілю. При цьому використовується розрахункове співвідношення:

,   (15)

де  - швидкість на початку перевіряємого підйому; приймається із умов підходу до перевіряємого елементу

 - швидкість в кінці перевіряємого підйому. Ця швидкість повинна бути не менша за розрахункову.

Питому силу тяги  і питомий опір  в межах вибраного інтервалу зміни швидкостей приймаємо рівними їх значенням при середній швидкості розглядаємого інтервалу:

, км/год              (16)

Ці питомі сили обраховуються по формулам в H/kH:

               (17)

      (18)

Значення сили тяги локомотиву  для середньої швидкості  визначають по тяговій характеристиці локомотиву. Для цієї ж середньої швидкості визначаємо основний питомий опір  локомотиву - по графікам в ПТР або по формулі (7), і основний питомий опір  поїзду – по формулі (8) з використанням формул (9) – (14).

Якщо сума отриманих по формулі (15) відстаней більша або рівна довжині перевіряємого підйому , тобто ,

то на цьому перевірка закінчується, і робиться висновок про те, що при розрахунковій масі поїзду Q поїзд надійно подолає перевіряємий підйом.

Перевірку проводимо для елементу з ухилом 12.0‰ і довжиною 1500 метрів.

=96000 Н

<1500

=120000 Н

1178,21м<1500м

=136000 Н

1706,06 м>1500 м

Отже, при розрахунковій масі рухомого складу Q = 3750 т поїзд надійно подолає підйом довжиною 1500 метрів.

5. ПЕРЕВІРКА МОЖЛИВОСТІ ЗРУШЕННЯ ПОЇЗДА З МІСЦЯ ПРИ ЗУПИНКАХ НА РОЗДІЛЬНИХ ПУНКТАХ

Ця перевірка виконується по формулі

                    (20)

де - сила тяги локомотиву при зрушенні з місця, Н;

- крутизна найбільш тяжкого елементу на роздільних пунктах заданої ділянки, ‰ (у сторону руху);

- питомий опір поїзду при зрушенні з місця (на площадці), Н/кН;

       (21)

де і – питомі опори при зрушенні з місця відповідно 4-вісних вагонів на підшипниках кочення і на підшипниках ковзання;

- відповідно долі 4-вісних вагонів з підшипниками кочення і підшипниками ковзання; в курсовій роботі ;.

Для вагонів на підшипниках кочення

                                               (21а)

Для вагонів на підшипниках ковзання

                                               (21б)

У цих випадках - маса, що припадає на одну колісну пару для даної групи вагонів.

 Н/кН

 Н/кН

 Н/кН

Н/кН

27052>3750

Отже, рушання поїзду з місця і розгін поїзда забезпечені на всіх роздільних пунктах ділянки.

6. ПЕРЕВІРКА МАСИ СОСТАВА ПО ДОВЖИНІ ПРИЙМАЛЬНО-ВІДПРАВНИХ КОЛІЙ

Щоб виконати перевірку, необхідно визначити число вагонів в поїзді, довжину поїзда і порівняти з довжиною приймально-відправних колій станцій.

Число вагонів у складі вантажного поїзда:

а) 4-вісних                                                                     (22)

За наявності 4-вісних вагонів з різною масою брутто необхідно попередньо визначити усереднену масу брутто з урахуванням частки 4-вісних вагонів із кожною масою;

б) 6-вісних                                                                     (23)

в) 8-вісних                                                                      (24).

Отримані кількості вагонів потрібно округлити до цілих значень.

Довжини вагонів приймаємо рівними: 4-вісного – 15 м; 6-вісного – 17 м; 8-вісного – 20 м. Загальна довжина поїзда:

              (25)

де l_л - довжина локомотива, рівна 36 м;

10 м – запас довжини на неточність встановлення поїзда.

Перевірка можливості встановлення поїзда на приймально-відправних коліях виконується по співвідношенню

                                                                (26)

 де - довжина приймально-відправних колій, м (=850м , згідно завдання)

Якщо довжина поїзду менше або рівна довжині приймально-відправних колій станції заданої ділянки, то масу поїзду не коректують.

Якщо ж розрахована довжина поїзду буде більша за довжину приймально-відправних колій, то масу поїзду потрібно буде зменшити так, щоб довжина поїзду не перевищувала довжину приймально-відправних колій.

g_4сер = (0,95·88+0,05·86) = 87,9 т

m₄ = 0.82·3750/87.9 = 35 вагонів

m₈ = 0.18·3750/166 = 4 вагонів

l_п = 20·4+15·35+36+10 = 651м

651м ≤ 850 м

Отже, масу поїзду зменшувати не потрібно.

7. ПОБУДОВА ДІАГРАМИ ПИТОМИХ РІВНОДІЮЧИХ СИЛ

Для побудови діаграми питомих рівнодіючих сил спочатку складається таблиця для трьох режимів ведення поїзда по прямій ділянці (горизонтальній)

а) для режиму тяги ;

б) для режиму холостого ходу ;

в) для режиму гальмування

-  при службовому регулюючому гальмуванні ;

-  при екстреному гальмуванні .

Основний питомий опір локомотиву при русі під струмом  визначається по формулі (2). Основний питомий опір рухомого складу  визначається по формулі (3) з використанням формул (4) – (9). Основний питомий опір локомотива на холостому ході (при русі без струму) обчислюється по формулі

                  (28)

Основні питомі опори ,, визначаються для різних значень швидкостей від 0 до  з кроком 10, а також для .

В 2-й стовпчик таблиці заносяться значення сили тяги локомотива F_k для вказаних в 1-му стовпчику швидкостей. Значення сили тяги визначають по розрахунковій тяговій характеристиці локомотива, приведеній на рис. 1. Швидкості v=0 км/год (момент зрушення поїзду з місця) відповідає значення сили тяги F_{к тр}.

Основний питомий опір всього поїзда при русі локомотива на холостому ході обчислюють по формулі

                                               (29)

де P – розрахункова маса локомотиву, т;

Q – маса поїзду, т;

Величини ,,і  визначають вказаним шляхом для швидкостей, починаючи з 10 км/год і вище. Значення цих величин при v=0 приймають відповідно такими ж, як при =10 км/год.

Питомі гальмівні сили поїзда в Н/кН обчислюють по формулі

                                 (30)

де - розрахунковий коефіцієнт тертя колодок о колесо:

при чавунних колодках

                                     (31)

при композиційних колодках

                                     (32)

       

       

       

       

      

- розрахунковий гальмівний коефіцієнт поїзда.

               (33)

де n₄, n₆, n₈ – число осей відповідно в групах 4-, 6- і 8-вісних вагонів поїзду: n₄=4m₄, n₆=6m₆, n₈=8m₈;

, , - розрахункові сили натискання гальмівних колодок відповідно на вісь 4-, 6-, 8-вісного вагону;

- доля гальмівних осей у поїзді.

=0,97·(68,5·140+68,5·32)/3750·9,81=0,31

10000,310,27=83,88 Н/кН  10000,310,115=35,65 Н/кН

10000,310,2=62 Н/кН    10000,310,108=33,48 Н/кН

10000,310,16=49,6 Н/кН   10000,310,102=31,62 Н/кН

10000,310,14=43,4 Н/кН   10000,310,097=30,07 Н/кН

10000,310,126=39,06 Н/кН  10000,310,093=28,83 Н/кН

10000,310,09=27,9 Н/кН

Всі результати обчислень заносимо в розрахункову таблицю 2. По даним цією таблиці будуємо по розрахованим точкам діаграму питомих рівнодіючих сил для режиму тяги , режиму холостого ходу  і режиму службового гальмування .