Уравнение движения поезда графическим методом

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Колледж железнодорожного транспорта

 «Уральский государственный университет путей сообщения»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

по дисциплине: Основы локомотивной тяги

 

 

 

 

 

 

                                                                            

 

                                                                           Выполнил: Летифов К.Э.

 

                                                                           Проверил: Худояров Д. Л.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                         Екатеринбург  2013 г.

 

 

Содержание

 

Введение………………………………………………………………………… 

1. Исходные данные и задание на расчётно-графическую работу……………………….

     1.1. Общие данные………………………………………………………….

     1.2. Индивидуальные данные……………………………………………...

     1.3. Задание………………………………………………………………….

2. Содержание курсовой работы……………………………………….....
1. Определение основных технических данных локомотива………….
2. Определение расчетной массы состава………………………………..
3. Построение диаграммы удельных результирующих сил поезда…...
4. Определение допустимой скорости движения поезда на спусках…..
5. Построение кривых движения поезда…………………………………

Заключение………………………………………………………………….

Список литературы……………………………………………………….

 

 

 

Введение

Наука о тяге поездов изучает комплекс вопросов, связанных с теорией механического движения поезда, рационального использования локомотивов и экономичного расходования электрической энергии и дизельного топлива.  
Теория электрической и тепловозной тяги позволяет решать широкий круг практических вопросов эффективной эксплуатации железных дорог, рассчитывать основные параметры вновь проектируемых линий, участков, переводимых на новые виды тяги, намечать основные требования к вновь разрабатываемым локомотивам и вагонам. С их помощью в данной курсовой работе определяем силы, действующие на поезд; оцениваем их влияние на характер движения; определяем оптимальную массу состава для прохождения заданного профиля пути при выбранной серии локомотива; рассчитываем расход электрической энергии или дизельного топлива; находим коэффициент полезного действия локомотива; определяем наибольшие скорости движения, допустимые по имеющимся тормозным средствам при движении по спускам заданного. На основании этих данных составляют график движения поездов, определяют пропускную и провозную способность железных дорог и рассчитывают эксплуатационные показатели локомотивного хозяйства.  
На действующих линиях теория позволяет найти рациональные режимы вождения поездов на различных участках и наиболее экономичные условия эксплуатации локомотивов. При разработке проектов электрификации железных дорог определяют, пользуясь теорией электрической тяги, токи, потребляемые электроподвижным составом в различных точках пути, на основании которых рассчитывают систему электроснабжения.  
Теория тяги поездов позволяет найти скрытые резервы в каждом из этих направлений.  
          При выполнении расчётов, связанных с тягой поездов, пользуются Правилами тяговых расчётов для поездной работы (ПТР), являющимися основным официальным документом. В них приведены методы и порядок проведения расчётов, расчётные формулы и нормативы, которыми руководствуются при выполнении расчётов. Все расчеты производятся в системе СИ.

 

 

 

 

 

 

Цель работы: для заданного профиля пути участка А-Б-В и заданной серии локомотива  решить уравнение движения поезда графическим методом и добиться  максимальной  участковой  скорости  с критической массой состава.

 

 

Задачи:

• Рассчитать критическую массу состава для  заданной серии локомотива

и заданного  профиля пути;

• Построить диаграмму удельных сил поезда;
• Определить допустимые скорости движения поезда на спусках;
• Построить кривые движения поезда.

 

 

1. Исходные данные и задание на расчетно-графическую работу

 

1. Общие данные

 

1. Участок А-Б-В имеет звеньевой  путь.
2. Расположение осей станционных путей следующее:

- ось  станции А расположена в начале  первого элемента;

- ось  станции Б расположена в середине  элемента № 13;

- ось  станции В расположена в конце  последнего элемента.

1.1.3 Длина  станционных путей – 1250 м.

1.1.4 Допустимая  скорость движения по состоянию  путей:

- по  перегонам             80 км/ч;

- по  станциям               60 км/ч.

1.1.5 Допустимый  тормозной путь при экстренном  торможении – 1200 м.

1.1.6 Расчетный  тормозной коэффициент поезда- 0,33.

7. Тормозные колодки - чугунные.

 

 

2. Индивидуальные  исходные  данные

 

1.2.1. Серия  локомотива – ВЛ10.

1.2.2 Вагонный состав поезда

Доля (по массе) восьмиосных (α₈) и четырехосных (α₄) вагонов в составе поезда:

α₈=0,2+0,02N,  

α₈=0,2+0,02∙7=0,34

α₄=1- α₈, 

α₄=1-0,34=0,66

Масса в тоннах, приходящихся на ось колесной пары, соответственно:

 

m₀₈=13+0,2N, 

m₀₈=13+0,2∙7=14,4

m₀₄=15+0,2N, 

m₀₄=15+0,2∙7=16,4

 

где  N-порядковый номер студента по списку.

                  1.2.2 Предупреждение об ограничении скорости на участке

 

Километровая  отметка начала действия предупреждения S_н.д.пр., км, (считать от оси промежуточной станции)

 

S_н.д.пр=3+0,2N,

S_н.д.пр=3+0,2∙7=4,4 

 

Длина участка  линии, где действует предупреждение L_пр., м

 

L_пр=200 +40N,

L_пр=200 +40∙7=480 

 

Допустимая  скорость движения поезда по предупреждению V_{доп. пр}, км/ч

 

V_{доп. пр}=25+N,

V_{доп. пр}=25+7=32

 

1.2.3 Начальные условия

 

Начальная километровая отметка участка S₀, км

 

S₀=520+100N,

S₀=520+100∙7=1220 

 

Скорость движения поезда в начале участка V₀, км/ч

 

V₀=5+N,

V₀=5+7=12   

 

 

Начальное значение времени движения поезда t₀, мин

 

t₀=0,3N,

t₀=0,3∙7=2,1 

 

1.2.4 Время стоянки на промежуточной станции Т_ст, мин

 

Т_ст=5+0,2N,

Т_ст=5+0,2∙7=6,4 

 

Вариант спрямленного профиля  пути участка А-Б-В

 

Номер элемента	1
	Lэ, м	i, ‰
1	800	0,5
2	1400	5
3	1100	7
4	1600	9
5	2800	11
6	700	4
7	1600	0
8	1300	-3
9	2100	-5
10	900	0
11	1200	-0,5
12	1300	2,5
13	1600	4,5
14	1000	0
15	1200	-3
16	1800	-6
17	600	0
18	2000	12
19	1700	3
20	1100	0
21	1500	-5
22	1800	-14
23	1900	-3
24	400	0
25	1100	0,3
Lуч, м	36,500

 

 

 

 

1.3 Задание

1.3.1 Определить расчетную массу состава.

1.3.2 Определить допустимую скорость  движения поезда на спусках.

1.3.3 Построить зависимости V(S) и t(S) при движении поезда по участку с расчетной массой состава и оценить полученные результаты:

-по  значениям технической и участковой  скоростей движения;

-по  режиму проследования расчетного  подъема.

 

1.3.4 Тяговые расчеты должны быть произведены с наибольшим использованием тяговых свойств локомотива и допустимых скоростей движения поезда с целью получения наименьших значений перегонных времен хода.

 

           2. Содержание курсовой работы

 

2.1 Определение  основных технических данных  локомотива

Основные  технические данные локомотива определяются по заданной серии локомотива ВЛ10:

• сила тяги при трогании с места, F_{к тр}= 614 кН;
• расчетная сила тяги , F_{к р}=457 кН;
• расчетная скорость движения, V_р=46,7 км/ч;
• конструкционная скорость движения, V_к=100 км/ч;
• масса локомотива, m_л=184 т;
• длина локомотива, l_л=33 м;
• тяговая характеристика локомотива, F_к(V)

 

 

 

 

 

 

Тяговая характеристика локомотива ВЛ10

 

V,км/ч	Fк,кН
	ВЛ 10
45	529
50	354
55	251
60	184
65	146
70	118
75	100
80	86
90	69
100	59

 

Ограничение тяговой характеристики локомотива по сцеплению F_сц, кН, вычисляется по выражению:

 

F_сц=9,81 · m_л · ψ_к, (2.1) 

где ψ_к- расчетный коэффициент сцепления.

 

Найдем коэффициент  сцепления для расчетной скорости движения поезда (V_р):

 

ψ_к=0,28+3/(50+20∙V_р)-0,0007 V_р;

 

ψ_к=0,28+3/(50+20∙46,7)-0,33 =0,28+3/984-0,033=0,25

 

Определяем  ограничение тяговой характеристики локомотива по сцеплению (F_сц):

F_сц=9,81∙184∙0,25=451 кН.

Аналогично  определяем ограничение тяговой  характеристики локомотива по сцеплению (F_сц) для диапазона скоростей:

Таблица 2.2

V,км/ч	Fк.сц, кН
	ВЛ 10
45	454
50	447
55	440
60	433
65	428
70	421
75	413
80	408
90	395
100	381

 

2.2 Определение расчетной массы  состава

2.2.1 Расчет критической массы состава

Критическая масса состава m_с.кр, т, определяется по мощности локомотива из условия движения поезда по расчетному подъему с установившейся (равномерной) скоростью при работе локомотива в расчетном режиме

 

 

,  (2.3)

 

где  - расчетная сила тяги, Н;

g - Ускорение свободного падения, м/с²;

- удельное основное сопротивление  движению локомотива при езде  под током, Н/кН;

- расчетный подъем (11),‰;

- удельное основное сопротивление  движению состава, Н/кН.

 

m_с.кр= = =3196 т.

 

Примечание.

За  расчетный подъем принимаем один из наиболее крутых и один из наиболее длинных по протяженности подъемов, перед которыми отсутствуют достаточно легкие элементы профиля пути. Последнее дает основание предположить, что этот подъем не может быть преодолен с использованием кинетической энергии движения поезда. Из вышесказанного следует, что надежного метода выбора расчетного подъема нет, и поэтому правильность определения расчетного подъема может быть установлена только после построения кривой скорости движения поезда и оценки проследования выбранного подъема.

Для всех серий локомотивов величину  рассчитывают по формуле:

 

=1,9+0,01∙V+0,0003∙V²,  (2.4)

W₀'=1,9+0,01∙36,8+0,0003∙46,7² =1,9+0,368+0,654=3,021 Н/кН 

 

Где V –скорость движения, км/ч.

Для состава, сформированного из четырехосных и восьмиосных вагонов, величину рассчитывают по формуле: