ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВОЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Уральскийгосударственный университет путей сообщения
Кафедраэлектрической тяги
КУРСОВОЙПРОЕКТ
на тему: «Тяговыерасчеты для поездной работы»
подисциплине: Подвижной состав
Проверил: Выполнил:
преподавательстудент группы БП – 414
Фетисова Н.Г.Пьянкова Ж.А.
Екатеринбург
2007
Содержание
Введение ………………………………………………………………………..…3
1 Исходные данные и задание накурсовую работу…………………………….4
1.1 Общие данные…………………………………………………………………4
1.2 Индивидуальныеданные………………………………………………………4
1.3 Задание …………………………………………………………………….….5
2 Содержание курсовой работы…………………………………………………6
2.1 Определение основных техническихданных локомотива ……………….6
2.2 Определение расчетной массысостава …………………………………..…6
2.3 Построение диаграммы удельныхрезультирующих сил поезда ………… 9
2.4 Определение допустимой скоростидвижения поезда на спусках………12
2.5 Построение кривых движения поездана участке ………………………..14
Заключение………………………………………………………………………15
Список литературы ………..……………………………………………………16
Приложение А Диаграмма удельныхрезультирующих сил…..……………..17
Приложение Б Графическое решениетормозной задачи….…..……………..18
Приложение В Кривые движенияпоезда…………..….………………………19
Введение
В теории тягиизучают управляемое движение поездов. При этом поезд рассматривают какуправляемую систему, функционирующую в условиях переменных возмущающихвоздействий внешней среды, наложения внутренних и внешних удерживающих связей инормативных ограничений ее управляющих воздействий.
В тяге поездов принятосчитать, что локомотив и вагоны, связанные между собой автосцепками, движутся впространстве и времени как единое целое – как система, не имеющая никакихдругих движений, кроме управляемого.
Очевидно, что автосцепкиявляются внутренними, а рельсы – внешними удерживающими связями, определяющимитраекторию движения и направление сил, воздействующих на управляемое движениепоезда.
Расчетную часть теориитяги поездов называют тяговыми расчетами. Тяговые расчеты используются для разработкиграфика движения поездов, изыскания и проектирования железных дорог, расчетов вобласти экономической эффективности перевозок. В данной курсовой работерассчитываются важнейшие задачи по тяговым расчетам, которые являются основнымрасчетным инструментом в деле рационального функционирования, планирования иразвития железных дорог: определение расчетной массы состава, построение диаграммы удельныхрезультирующих сил поезда, определение допустимой скорости движения поезда наспусках, построение кривых движения поезда на участке.
1 Исходныеданные и задание на курсовую работу
1.1 Общиеданные
1.1.1 Участок А-Б-Вимеет звеньевой путь.
1.1.2 Расположение осейстанционных путей следующее:
– ось станции Арасположена в начале первого элемента;
– ось станции Брасположена в середине элемента №13;
– ось станции Врасположена в конце последнего элемента.
1.1.3 Длина станционныхпутей – 1250 м.
1.1.4 Допустимаяскорость движения по состоянию путей:
– по перегонам……………. 80 км/ч;
– по станциям……………… 60 км/ч.
1.1.5 Допустимыйтормозной путь при экстренном торможении – 1200 м.
1.1.6 Расчетныйтормозной коэффициент поезда – 0,33.
1.1.7 Тормозные колодки– чугунные.
1.2 Индивидуальныеисходные данные
1.2.1 Сериялокомотива – ВЛ8, профиль пути участка А-Б-В -№ 16.
Таблица 1.1– Профиль пути участка пути А-Б-В Элемент пути
Длина,
Lэ, м Уклон,
i, ‰ Элемент пути
Длина,
Lэ, м Уклон, i, ‰ Элемент пути
Длина,
Lэ, м Уклон,
i, ‰ 1 800 0,2 10 1000 19 1500 -4 2 1300 2,5 11 600 3 20 1600 -11 3 1300 5 12 1200 1 21 600 -3 4 1000 6 13 1500 22 800 5 800 3 14 900 2,5 23 1900 9 6 1700 5,5 15 1200 2 24 700 4 7 1200 4 16 1200 1 25 1500 1 8 1500 7,5 17 1400 26 1500 9 1900 9 18 1400 -3 27 1100 -0,5 Lуч, м 33100
1.2.2 Вагонныйсостав поезда
Доля (по массе)восьмиосных (α8) и четырехосных (α4) вагонов в составе поезда:
α8 = 0,2 + 0,02N, (1.1)
α8 = 0,2 + 0,02*16 =0,52;
α4 = 1 — α8, (1.2)
α4 = 1 – 0,52 = 0,48.
Масса в тоннах,приходящихся на ось колесной пары, соответственно:
m08 = 13 + 0,2N, (1.3)
m08 = 13 + 0,2 * 16 = 16,2, т;
m04 = 15 + 0,2N, (1.4)
m04 = 15 + 0,2 * 16 = 18,2, т;
где N – порядковый номер студента по списку.
1.2.3 Начальныеусловия
Начальная километроваяотметка участка Sо, км
Sо = 520 + 100N, (1.8)
Sо = 520 + 100*16 = 2120, км.
Cкорость движения поезда в началеучастка Vо, км/ч
Vо = 5 + N, (1.9)
Vо = 5 + 16 = 21, км/ч.
Начальное значениевремени движения поезда to, мин
to = 0,3N, (1.10)
to = 0,3*16 = 4,8, мин.
1.3 Задание
Определить расчетнуюмассу состава.
Определить допустимуюскорость движения поезда на спусках.
Построить зависимости V(S) и t(S) при движении поезда по участку срасчетной массой состава и оценить полученные результаты:
– по значениямтехнической и участковой скоростей движения;
– по режимупроследования расчетного подъема.
Тяговые расчетыдолжны быть выполнены при условии варианта:
без остановки напромежуточной станции и без учета предупреждения;
Тяговые расчеты должныбыть произведены с наибольшим использованием тяговых свойств локомотива идопустимых скоростей движения поезда с целью получения наименьших значений перегонныхвремен хода.
2 Содержаниекурсовой работы
2.1 Определениеосновных технических данных локомотива
Основные техническиеданные локомотива серии ВЛ8:
– сила тяги при трогании с места Fк тр = 607 кН;
– расчетная сила тяги Fк р = 465 кН;
– расчетная скорость движения Vр = 43,3 км/ч;
– конструкционная скорость движения Vк = 80 км/ч;
– масса локомотива mл = 184 т;
– длина локомотива lл = 28 м.
Ограничение тяговойхарактеристики локомотива по сцеплению Fсц, кН:
Fсц = 9,81* mл*ψк, (2.1)
где mл – масса локомотива, т;
ψк – расчетныйкоэффициент сцепления:
ψк = 0,25 +8/(100+20*V) (2.2)
Vp = 43,3 км/ч: ψк = 0,25 +8/(100+20*43,3) = 0,258,
Fсц = 9,81* 184*0,258 = 466,0 кН;
Таблица 2.1 – Ограничениетяговой характеристики локомотива серии ВЛ8 по сцеплению V, км/ч 10 20 30 40 43,3
Fсц, кН 596,0 500,0 480,5 471,5 467,5 466,0
Тяговую характеристикулокомотива серии ВЛ8 Fк(V) и ее ограничение Fсц(V) (рисунок 2.1) строим на миллиметровой бумаге в удобном дляпользования масштабе.
2.2 Определениерасчетной массы состава
2.2.1 Расчеткритической массы состава
Критическую массу составаmс кр, т, определяют по мощностилокомотива из условия движения поезда по расчетному подъему с установившейся(равномерной) скоростью при работе локомотива в расчетном режиме V = Vр:
/>mс кр = (Fкр/g) – mл (w’o + ip), (2.3)
w”o + ip
где Fкр – расчетная сила тяги, Н;
g – ускорение свободного падения, м/с2;
w’o – удельное основное сопротивление движению электровоза приезде под током, Н/кН;
ip – расчетный подъем, ‰;
w”o – удельное основное сопротивление движению состава, Н/кН.
Величину w’o рассчитывают по формуле
w’o = 1,9 + 0,01V +0,0003V2, (2.4)
w’o = 1,9 + 0,01*43,3 + 0,0003*43,32 = 2,90, Н/кН,
где V – скорость движения, км/ч.
Для состава,сформированного из четырехосных и восьмиосных вагонов, величину w”o рассчитывают по формуле
w”o = α4* w”o4 + α8* w”o8, (2.5)
где w”o4 – удельное основное сопротивление движению четырехосных вагонов, Н/кН;
w”o8 – удельное основное сопротивление движению восьмиосных вагонов,Н/кН.
Удельное основноесопротивление движению груженых четырехосных и восьмиосных вагонов определяютпо формулам:
w”o4 = 0,7 + 3+0,1V+0,0025V2, (2.6)
mo4
w”o4 = 0,7 + 3+0,1*43,3+0,0025*43,32 = 1,36, Н/кН,
18,2
w”o8 = 0,7 + 6+0,038V+0,0021V2, (2.7)
mo8
w”o8 = 0,7 + 6+0,038*43,3+0,0021*43,32 = 1,41, Н/кН,
16,2
w”o = 0,48* 1,36 + 0,52* 1,41 = 1,39, Н/кН,
mс кр = (465000/9,81) – 184(2,90 + 9) =4351 ≈ 4350, т.
1,39 + 9
2.2.2 Проверкамассы состава по троганию с места
Масса состава,рассчитанная выше, должна быть меньше массы mс тр, полученной по формуле
mс тр = Fк тр/[g(wтр + iтр)] – mл, (2.8)
где mс тр – масса состава при трогании сместа, т;
Fк тр – сила тяги при трогании сместа, Н;
wтр – удельное основное сопротивлениепри трогании с места, Н/кН;
iтр – уклон участка пути, на которомпроисходит трогание поезда с места, ‰.
Удельное основноесопротивление движению при трогании поезда с места для вагонов на роликовыхподшипниках определяется по формуле
wтрi = 28/ (moi +7), (2.9)
где moi – масса, приходящаяся на ось вагона i – того типа, т.
wтр4 = 28/ (18,2 + 7) = 1,11, Н/кН;
wтр8 = 28/ (16,2 + 7) = 1,21, Н/кН.
Для состава изчетырехосных и восьмиосных вагонов wтр определяют по выражению
wтр = α4 * wтр4 + α8 * wтр8, (2.10)
wтр = 0,48 * 1,11 +0,52 * 1,21 = 1,16,Н/кН,
mс тр = 607000/[9,81(1,16 + 0,2)] –184 = 45313 ≈ 45300, т.
4350 mс кр
2.2.3 Проверкамассы состава по размещению на станционных путях
Длина поезда не должнапревышать полезной длины приемоотправочных путей на участках обращения данногопоезда (с учетом допуска 10 м на установку поезда).
Длина поезда lп, м, определяется по формуле
lп = lс + nл*lл + 10, (2.11)
где lс – длина состава, м;
nл – количество локомотивов;
lл – длина локомотива, м.
Длина составаопределяется по формуле
lс = ∑(ni*li), (2.12)
где ni – количество вагонов i-того типа в составе;
li – длина вагона i-того типа, м. Принять l4 = 14м, l8 = 21м.
Количество вагоновопределяется по выражению
ni = αi* mc/mi (2.13)
где αi – доля вагонов i-того типа (по массе);
mi – масса одного вагона i-того типа, т. Определяется по числуосей и массе, приходящейся на ось.
n4 = 0,48* 4350/18,2*4 = 28;
n8 = 0,52* 4350/16,2*8 = 17;
lс = (28*14) + (17*21) = 749, м;
lп = 749 + 1*28 + 10 = 787, м.
Так как длинаприемоотправочных путей 1250 м, а длина поезда 787 м, то делаем вывод о том, что масса состава рассчитана верно.
2.2.4 Выборрасчетной массы состава
Из двух значений масссостава, полученных выше, для дальнейших расчетов принимается ее наименьшеезначение, а именно – 4350 т.
2.3 Построениедиаграммы удельных результирующих сил поезда
Для получения вдальнейшем кривых движения поезда графическим способом необходимопредварительно рассчитать удельные результирующие силы, действующие на поездпри движении его по прямому и горизонтальному участку пути. При этом удельныерезультирующие силы поезда рассчитывают и строят на графике в зависимости отскорости движения для всех трех возможных режимов ведения поезда: тяги – fт, выбега – fв, служебного механического торможения – fсл.т… Совместное графическоеизображение этих зависимостей принято называть диаграммой удельныхрезультирующих сил поезда.
В тяговом режиме
fт = fк – wо, (2.14)
Таблица 2.2 – таблицаудельных сил поезда. Сводная