Пояснительная записка

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра “Электрическая тяга”

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ ПО ТЕМЕ

“ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ ДЛЯ ПОЕЗДНОЙ РАБОТЫ”

Выполнил: студент

Группы УПП-301 Забадыкина М.В.

Руководитель: Корнев А.С.

Санкт-Петербург

Содержание.

Введение…………………………………………………………………………………3

Исходные данные………………………………………………………………………...4

I. Расчетная масса состава из условия равномерного движения поезда на расчетном подъеме………………………………………………………………………… 5

II. Проверка массы состава на возможность троганья с места………………………5

III. Проверка длины состава по длине приемо-отправочных путей……………………6

IV. Расчет и построение диаграммы удельных сил сопротивления движению, действующих на поезд………………………………………………………………….6

V. Расчет удельных ускоряющих сил………………………………………………...8

VI. Расчет замедляющих сил при служебном торможении…………………………...9

VII. Расчет и построение кривых движения………………………………………….10

VIII. Определение установившейся скорости и выбор режима движения поезда………...10

IX. Выбор приращения скорости ……………………………………………….10

X. Расчет времени движения поезда………………………………………………..11

XI. Расчет пройденного пути……………………………………………………….11

XII. Расчет времени движения поезда в установившемся режиме……………………..11

XIII. Расчет полного расхода энергии на движение поезда……………………………...15

XIV. Расчет удельного расхода энергии на движение поезда…………………………....17

Вывод……………………………………………………………………………………...17

Список литературы:………………………………………………………………………18

Введение:

Задача курсовой работы состоит в выполнении тяговых расчетов, т.е. определение массы состава, времени движения по перегону и расхода электроэнергии.

Тяговые расчеты выполняют при проектировании новых железных дорог или при переводе существующих участков на прогрессивные виды тяги. Расчеты служат для составления графиков и провозной способности линии (участка), потребного количества и локомотивных бригад, устройств тягового хозяйства и систем электроснабжения, а также стоимости электроэнергии, затрачиваемой на тягу поездов.

Исходные данные:

Варианв№67

Серия электровоза ВЛ23

Характеристики профиля перегона №6


		-4
		-3


		-2






		-7
		-5


		-1
		-2

		-2

Тип вагона №7

наименование вагона	грузоподъемность	масса тары	длина по осям автосцепок	количество осей	тип буксовых подшипников	коэффициент загрузки
полувагон	94т	30,4т	16,4м		качения	0,485

Тяговые расчеты для поездной работы.

I. Расчетная масса состава из условия равномерного движения поезда на расчетном подъеме.

Расчетный подъем - это такой подъем на преодоление, которого затрачивается наибольшая работа. Сила тяги на расчетном подъеме не должна превышать предельную, которая ограничивается по силе тока или по сцеплению, а скорость, соответствующая этой силе тяги, принимается за расчетную.

Если длина труднейшего на данном участке подъема, характер прилегающих к нему элементов профиля пути, допускаемые скорости движения по состоянию пути и расположение остановочных пунктов позволяют установить, что этот подъем не может быть преодолен с использованием кинетической энергии поезда, то такой подъем следует принять расчетным . Массу состава в этом случае определить по формуле:

(1)

где - сила тяги на расчетном подъеме, кгс;

- масса электровоза, т;

- основное удельное сопротивление движению электровоза, кгс/т;

- основное удельное сопротивление движению вагонов, кгс/т;

Основное удельное сопротивление на бесстыковом пути.

(Все примеры расчетов приведены для расчетной скорости, ).

(2)

Нагрузка на рельсы от оси колесной пары.

(3)

Основное удельное сопротивление движению грузовых вагонов на бесстыковом пути.

(4)

Масса состава на расчетном подъеме

II. Проверка массы состава на возможность троганья с места.

Рассчитанная ранее масса грузового состава проверяется на трогание с места на остановочных пунктах по формуле:

(5)

где - удельное сопротивление состава при трогание, кгс/т;

- уклон участка пути, на котором происходит трогание;

Для состава на роликовых подшипниках удельное сопротивление состава при трогание с места определяется по формуле:

(6)

Подставим в формулу (5) соответствующие значения и получим:

Условие выполнено.

III. Проверка длины состава по длине приемо-отправочных путей.

Наибольшая длина поезда не должна превышать полезной длины приемо-отправочных путей на участках обращения данного поезда (с учетом 10 м на установку поезда).

(7)

где, - длина электровоза, м;

- длина вагона, м;

- число электровозов и вагонов в поезде;

Число однотипных вагонов в сформированном поезде.

(8)

Подставим в формулу (7) соответствующие значения и получим:

IV. Расчет и построение диаграммы удельных сил сопротивления

движению, действующих на поезд.

· Основное удельное сопротивление движению электровоза на бесстыковом пути при движении на выбег.

(9)

· Основное сопротивление движению электровоза при движении под током.

(10)

· Основное сопротивление движению электровоза при движении на выбег.

(11)

· Основное сопротивление движению вагонов.

(12)

· Основное удельное сопротивление движению электровоза на бесстыковом пути при движении под током.

(13)

· Основное удельное сопротивление движению электровоза на бесстыковом пути при движении на выбег.

(14)

Рассчитываем значения для различных скоростей движения подвижного состава и полученные результаты занесем в таблицу1, приведенную ниже. Строим диаграмму удельных сил сопротивления движению.

V	км/ч						43,3
wo'	кгс/т	1,90	2,01	2,16	2,37	2,62	2,72	2,86	2,93	3,28	3,69	4,14	4,65	5,20
wo"	кгс/т	0,86	0,92	0,99	1,09	1,22	1,26	1,33	1,36	1,52	1,71	1,91	2,14	2,38
Wo'	кгс	262,2	276,7	298,1	326,4	361,6	374,7	394,7	403,7	452,6	508,5	571,3	641,0	717,6
Wo"	кгс	1832,5	1956,1	2124,8	2338,4	2596,9	2692,1	2836,2	2900,5	3249,0	3642,4	4080,9	4564,3	5092,7
wx	кгс/т	2,40	2,53	2,72	2,99	3,32	3,45	3,64	3,73	4,20	4,75	5,36	6,05	6,80
Wx	кгс	331,2	348,5	375,4	411,9	458,2	475,5	502,1	514,1	579,6	654,8	739,7	834,2	938,4
wo	кгс/т	0,92	0,98	1,07	1,17	1,30	1,35	1,42	1,45	1,63	1,83	2,05	2,29	2,56
wox	кгс/т	0,95	1,01	1,10	1,21	1,34	1,39	1,47	1,50	1,68	1,89	2,12	2,37	2,65

V. Расчет удельных ускоряющих сил.

Удельную силу тяги электровоза находят из формулы:

(15)

Удельная ускоряющая сила:

(16)

Рассчитываем значения для различных скоростей движения подвижного состава и полученные результаты занесем в таблицу2, приведенную ниже.

	V	км/ч						43,3
	wo	кгс/т	0,92	0,98	1,07	1,17	1,30	1,35	1,42	1,45	1,63	1,83	2,05	2,29	2,56
ПП (ПВ)	Fk	кгс
fk	кгс/т	18,91	18,08	17,26	16,44	15,61	15,35	7,21	6,46	3,52	2,02	1,32	0,92	0,79
fo	кгс/т	17,99	17,10	16,19	15,26	14,31	14,00	5,79	5,01	1,89	0,20	-0,73	-1,37	-1,76
ОП1 (ОВ1)	Fk	кгс	#	#	#	#	#	#
fk	кгс/т	#	#	#	#	#	#	14,25	8,80	5,06	3,08	2,07	1,54	1,10
fo	кгс/т	#	#	#	#	#	#	13,27	7,73	3,76	1,66	0,53	-0,18	-0,83
ОП2 (ОВ2)	Fk	кгс	#	#	#	#	#	#	#
fk	кгс/т	#	#	#	#	#	#	#	12,80	8,80	4,31	3,08	2,29	1,72
fo	кгс/т	#	#	#	#	#	#	#	11,81	7,62	2,96	1,63	0,66	-0,11

VI. Расчет замедляющих сил при служебном торможении.

Тормозную силу поезда определяете как сумма произведений действительных сил нажатия тормозных колодок К на действительные коэффициенты трения колодок или как сумму расчетных (приведенных) сил нажатия тормозных колодок , умноженную на расчетный (приведенный) коэффициент трения чугунных колодок :

(17)

При расчете тормозной силы с использованием действительной силы нажатия колодок действительный коэффициент трения чугунной колодки о колесо определяется по формуле:

(18)

Чтобы не вводить в расчет зависимость коэффициента трения от силы нажатия на колодку, следует пользоваться расчетным коэффициентом трения и расчетной силой нажатия на колодку . При этом формула для расчетного коэффициента имеет вид:

(19)

Сумма расчетных сил нажатие тормозных колодок поезда определяется по формуле:

(20)

Удельная тормозная сила поезда при экстренном торможении определяется по формуле:

(21)

Удельную тормозную силу при служебном торможении находят из выражения:

(22)

Рассчитываем значения для различных скоростей движения подвижного состава и полученные результаты занесем в таблицу3, приведенную ниже. Строим диаграмму удельных сил действующих на поезд.

V	км/ч						43,3
φ	-	0,270	0,198	0,162	0,140	0,126	0,122	0,118	0,116	0,108	0,102	0,097	0,093	0,090
Bm	кгс
вm	кгс/т	68,9	50,5	41,3	35,8	32,1	31,2	30,0	29,5	27,5	26,0	24,8	23,8	23,0
всл	кгс/т	35,4	26,3	21,8	19,1	17,4	17,0	16,5	16,3	15,5	14,9	14,5	14,3	14,1

VII. Расчет и построение кривых движения.

Уравнение движения поезда имеет вид:

(23)

Здесь - коэффициент, зависящий от единиц измерения. Заменив бесконечно малые конечными приращениями, получаем:

(24)

где - удельная ускоряющая сила при

(25)

Пройденный путь за время вычисляют, используя соотношение:

(26)

Расчет кривых движения сводят в таблицу 4.

VIII. Определение установившейся скорости и выбор режима движения поезда.

Основным режимом движения является режим тяги. Установившуюся скорость на каждом элементе профиля определяют по диаграмме удельных ускоряющих сил. Сдвигая ось абсцисс параллельно самой себе на величину уклона. Подъемы учитывают, сдвигая ось абсцисс вверх, а спуски - вниз. Абсцисса точки пересечения графика с новой осью равна установившейся скорости на уклоне i. Если на каком-либо элементе профиля скорость окажется больше допустимой по конструкции подвижного состава, по обеспеченности тормозами или по состоянию пути, то необходимо отключить тяговые двигатели и перейти на выбег. Установившаяся скорость в режиме выбега , определяется как абсцисса точки пересечения графика с осью , сдвинутой параллельной самой себе на величину уклона. На затяжных спусках круче 2,5 превышение допустимой скорости возможно и в режиме выбега. В этом случае машинист должен перейти на режим регулировочного торможения и поддерживать среднюю скорость движения на 5км/ч ниже , чередуя служебное торможение с движением на выбег.

IX. Выбор приращения скорости .

Величину на каждом шаге расчета выбирают по следующим условиям:

1. Если меньше установившейся скорости на данном элементе профиля , то задаются положительным приращением скорости , если то задаются отрицательным приращением скорости .

В обоих случаях абсолютная величина приращения скорости .

2. При пуске, когда ускоряющая сила мало меняется с изменением скорости, принимают , после окончания пуска . Если при этом скорость в конце шага расчета незначительно отличается от значений , соответствующих переломам утолщений линий на тяговых и токовых характеристиках, то принимают . Предварительно следует записать значения скоростей перелома тяговых и токовых характеристик электровоза.

X. Расчет времени движения поезда.

Расчет времени движения поезда в режиме тяги на каждом шаге производится по формуле (25):

где - удельная ускоряющая сила на каждом элементе профиля с уклоном i.

В режиме выбега значение принимается равным . При отрицательном значении величина принимается также отрицательной.

Кривая непрерывно возрастает. Время хода по перегону определяют как сумму максимальных ординат .

XI. Расчет пройденного пути.

Расчет пройденного пути на каждом шаге производится по формуле (26):

После этого рассчитывается суммарный пройденный путь с учетом предыдущих шагов расчета и производится проверка, не достиг ли поезд конца участка. Если окажется больше координаты конца данного элемента профиля, то значения на данном участке надо откорректировать. Начальное значение скорости на следующем шаге принимаются равным конечному значению скорости на предыдущем шаге.

XII. Расчет времени движения поезда в установившемся режиме.

Движение поезда с установившейся скоростью возможно на элементах профиля значительной длины, когда скорость в конце предыдущего шага расчета равна установившейся скорости на данном уклоне . Использование формулы(25). В данном случае не возможно, т.к. и числитель, и знаменатель равны нулю.

Поэтому время движения поезда от момента достижения установившейся скорости до конца элемента профиля на расстоянии , будет равно.

(27)

Расчеты кривых движения поезда по выше указанному формату выполняют для всего перегона по вышеуказанным формулам выполняют для всего перегона, длина которого составляет 36,7км, и результаты сводятся в таблицу 4.

номер участка	Vн	Vк	Vcp	∆V	fo	fy=fo±i	∆t	∑∆t	∆S	∑∆S
					17,5	17,5	0,28	0,28		23,38
					16,6	16,6	0,3	0,58		48,43
					15,7	15,7	0,32	0,9		75,15
					14,7	14,7	0,34	1,24
					9,6	9,6	0,52	1,76
			52,5		10,41	10,41	0,24	2,00
			57,5		8,56	8,56	0,29	2,29
			60,5		7,79	7,64	0,07	2,36
			63,5		6,54	10,54	0,24	2,60
			68,5		3,86	7,86	0,32	2,91	363,9
			73,5		2,43	6,43	0,39	3,30	477,2
			78,5		1,73	5,73	0,44	3,74	572,0
			83,5		1,17	5,17	0,48	4,22	674,3
			87,5		0,76	4,76	0,32	4,54	460,5
		93,5	91,25	4,5	0,43	3,43	0,66	5,19	999,6
номер участка	Vн	Vк	Vcp	∆V	fo	fy=fo±i	∆t	∑∆t	∆S	∑∆S
	93,5		92,75	-1,5	0,316	-0,684	1,10	6,29	1698,4
			89,5	-5	0,56	-3,44	0,73	7,02	1086,2
			84,5	-5	1,19	-2,81	0,89	7,91	1255,5
			79,5	-5	1,65	-2,35	1,06	8,97	1412,4
			76,5	-3	2,17	-1,83	0,82	9,79	1047,2
			74,5		2,35	4,35	0,11	9,91	143,0
							1,17	11,08
			72,5	-5	2,55	-11,45	0,22	11,29	264,4
			67,5	-5	4,08	-9,92	0,25	11,55	284,1
			62,5	-5	6,44	-7,56	0,33	11,88	345,2
			57,5	-5	8,56	-5,44	0,46	12,34	441,3
				-2	10,6	-3,4	0,29	12,63	265,2
			55,5		9,39	2,39	1,05	13,68	969,5
			58,5		8,13	1,13	0,44	14,12	432,3
			61,5		7,32	5,32	0,47	14,59	482,6
			66,5		5,03	3,03	0,83	15,41	916,3
			69,5		3,94	1,94	0,26	15,67	299,1
					2,5	1,5	1,33	17,00	1603,2
			72,5	-3	2,55	-1,4	1,07	18,08	1297,2
			70,5	-5	2,75	-2,1	1,19	19,27	1401,6
			70,5		-1,92	6,92	0,36	19,63	425,3
			75,5		-2,02	4,98	0,50	20,13	633,0
			79,5		-2,47	4,53	0,33	20,46	439,6
			84,5		-2,2	2,8	0,89	21,35	1260,0
		87,5	87,25	0,5	-2,4	2,6	0,10	21,45	140,1
	87,5	82,5		-5	1,01	-2,99	0,84	22,29	1186,9
	82,5	77,5		-5	1,5	-2,5	1,00	23,29	1336,0
	77,5		76,25	-2,5	2,185	-1,815	0,69	23,97	877,0
			77,5		1,85	1,85	1,35	25,33	1749,0
					1,287	1,287	0,78	26,10	1051,0
		79,5	81,75	-2,5	-2,22	-1,219	1,03	27,13	1399,9
	79,5		79,75	-0,5	-2,1	-0,277	0,90	28,03	1202,0
				-5	-2,1	-5,1	0,49	28,52	630,3
				-4	-1,9	-4,9	0,41	28,93	490,8
							0,41	29,34	478,9
			72,5		2,55	4,55	0,55	29,89	665,2
							0,51	30,40	634,8

номер участка	V1	V2	Vcp	∆V	fo	fy=fo±i	∆t	∑∆t	∆S	∑∆S
					17,5	17,5	0,28	0,3		23,38
					16,6	16,6	0,3	0,6		48,43
					15,7	15,7	0,32	0,9		75,15
					14,7	14,7	0,34	1,2
					9,6	9,6	0,52	1,8
			52,5		10,41	10,41	0,24	2,0
			57,5		8,56	8,56	0,29	2,3
			60,5		7,79	7,64	0,07	2,4
			63,5		6,54	10,54	0,24	2,6
			68,5		3,86	7,86	0,32	2,9
			73,5		2,43	6,43	0,39	3,3
			78,5		1,73	5,73	0,44	3,7
			83,5		1,17	5,17	0,48	4,2
			87,5		0,76	4,76	0,32	4,5
		93,5	91,25	4,5	0,43	3,43	0,66	5,2
	93,5		92,75	-1,5	0,316	-0,684	1,10	6,3
			89,5	-5	0,56	-3,44	0,73	7,0
			84,5	-5	1,19	-2,81	0,89	7,9
			79,5	-5	1,65	-2,35	1,06	9,0
			76,5	-3	2,17	-1,83	0,82	9,8
			74,5		2,35	4,35	0,11	9,9
							1,17	11,1
			72,5	-5	2,55	-11,45	0,22	11,3
			67,5	-5	4,08	-9,92	0,25	11,5
			62,5	-5	6,44	-7,56	0,33	11,9
			57,5	-5	8,56	-5,44	0,46	12,3
				-2	10,6	-3,4	0,29	12,6
			55,5		9,39	2,39	1,05	13,7
			58,5		8,13	1,13	0,44	14,1
			61,5		7,32	5,32	0,47	14,6
			66,5		5,03	3,03	0,83	15,4
			69,5		3,94	1,94	0,26	15,7
					2,5	1,5	1,33	17,0
			72,5	-3	2,55	-1,4	1,07	18,1
			70,5	-5	2,75	-2,1	1,19	19,3
			70,5		-1,92	6,92	0,36	19,6
			75,5		-2,02	4,98	0,50	20,1
			79,5		-2,47	4,53	0,33	20,5
			84,5		-2,2	2,8	0,89	21,4
		87,5	87,25	0,5	-2,4	2,6	0,10	21,4
	87,5	82,5		-5	1,01	-2,99	0,84	22,3
	82,5	77,5		-5	1,5	-2,5	1,00	23,3
	77,5		76,25	-2,5	2,185	-1,815	0,69	24,0
			77,5		1,85	1,85	1,35	25,3
					1,287	1,287	0,78	26,1
		79,5	81,75	-2,5	-2,22	-1,219	1,03	27,1
	79,5		79,75	-0,5	-2,1	-0,277	0,90	28,0

номер участка	V1	V2	Vcp	∆V	fo	fy=fo±i	∆t	∑∆t	∆S	∑∆S
				-5	-2,1	-5,1	0,49	28,5
				-4	-1,9	-4,9	0,41	28,9
							0,40	29,3
				-10	-15,3	-13,3	0,36	29,7
				-10	-15,9	-13,9	0,34	30,0
				-10	-16,8	-14,8	0,33	30,4
				-10	-18,9	-16,9	0,31	30,7
				-10	-21,4	-19,4	0,26	30,9
				-10	-24,1	-22,1	0,23	31,2
				-10	-31,5	-29,5	0,17	31,3

XIII. Расчет полного расхода энергии на движение поезда.

Зависимость, выраженную в виде ломаной линии, разбивают на прямолинейные участки; в пределах каждого участка ток считают равным его среднему значению, который вычисляют по формуле.

(28)

Каждому участку соответствует интервал времени , чем больше число участков, на которые разбита зависимость , тем точнее результат расчета.

Расход электрической энергии на каждом i - м участке пути, проходимом в режиме тяги, Вт мин;

(29)

где - средний ток электровоза, потребляемый на i-м отрезке пути, А;

- время потребления тока, мин:

Полный расход энергии при движении по перегону составит, Вт мин;

(30)

Расчет полного расхода энергии на движение поезда сводится в таблицу 5.

Iнач	Iкон	Iср	∆tIср	∑∆tIср	А’	А”
		444,5				6,22
		1078,5				1344030,00
						1804350,00
						3979350,00
		1486,5				6302006,25
						7174484,64
						8026120,15
						8195949,99
		772,5				8745641,64
						9373504,24
		600,5				10073931,92
						10785973,81
		498,5				11509136,28
						11950627,88
		432,5				12801757,62
		420,5				14184981,30
						15183527,81
						16520716,42
						18256886,64
		584,5				19694181,72
		594,5				19899181,72
						21966571,72
		618,5				22371702,72
		691,5				22894510,18
		795,5				23683696,69
		951,5				24995507,35
		1123,5				25986830,88
		1067,5				29336726,28