Тепловозная тяга

4.Расчет удельных равнодействующих сил

Для построения диаграммы удельных равнодействующих сил предварительно составляется таблица для четырех возможных режимов движения поезда по прямому горизонтальному участку:

-          для режима тяги fк – w0 = f1(v);

-          для режима холостого хода  w0х = f2(v);

-          для режима служебного торможения 0,5bm + w0х = f3(v);

-          для режима полного служебного торможения 0,8bm + w0х = f4(v).

Расчетный коэффициент трения тормозных колодок φкр определяется по формуле

φкр = 0,27 .

Удельный тормозной коэффициент поезда определяется по формуле

bm = 1000·φкр ·υр,

где   υр   -  расчетный тормозной коэффициент поезда.

Для грузового движения в расчетах можно принять нормативное значение, равное

υр = 0,33.

При движении в режиме холостого хода для звеньевого пути

w′х =  2,4 + 0,011·ν + 0,00035·ν2 .

По данным таблицы 4.1 строим диаграмму удельных равнодействующих сил поезда:

а) для режима тяги (по графам 1 и 9)                                          fк – w0 = f1(v);

         б) для режима холостого хода (по графам1 и 13)                      w0х = f2(v

в) для режима служебного торможения (по графам 1 и 16)     0,5bm + w0х = f3(v).

Таблица 4.2.

Масштабы для графических расчетов

5. Определение наибольших допустимых скоростей движения на уклонах профиля

Максимально допустимые значения скоростей движения поезда на уклонах профиля vmax = f(-i) определяются по имеющимся тормозным средствам с учетом обеспечения остановки поезда в пределах тормозного пути.

Полный расчетный тормозной путь Sm равен сумме пути подготовки тормозов к действию Sn действительного тормозного пути Sд

Sm = Sn + Sд [м].

Расчетные тормозные пути принимаем равными [1]:

а) Sm = 1000 м – для спусков крутизной до 6 ‰ включительно;

б) Sm = 1200 м – для спусков круче 6‰.

Порядок расчета следующий.

По данным таблицы 4.1 вычерчивается графическая зависимость удельных замедляющих сил при полном служебном торможении 0,8bm + wox = f(v) в масштабах, приведенных в таблице 4.2. Рядом справа строятся кривые изменения скорости v = f(S) методом МПС для трех уклонов 0 ‰, -6 ‰,  -12 ‰.

Для каждого из выбранных уклонов определяется подготовительный путь, м [1]

Sn = 0,278·  vн · tn,

где vн – скорость в начале торможения; в расчетах можно принять равной конструкционной скорости заданного локомотива vконстр;

tn – время подготовки тормозов к действию, с [1]:

tn = 7 –  - для составов длиной 200 осей и менее;

tn = 10 –  - для составов длиной от 200 до 300 осей;

tn = 12 –  - для составов длиной более 300 осей.

Число осей 29·4 + 3·8 = 140

  При уклоне  0 ‰      tn = 7 –  = 7 с;

                                     Sn = 0,278·  100 · 7 = 194 м;

  При уклоне   -6 ‰    tn = 7 +  = 9 с;

                                     Sn = 0,278·  100 · 9 = 251 м;

  При уклоне  -12 ‰   tn = 7 +  = 11 с;

                                      Sn = 0,278·  100 · 11 = 307 м.

Значения Sn, вычисленные для уклонов 0 ‰, -6 ‰,  -12 ‰, откладываются в масштабе на уровне конструкционной скорости локомотива vконстр.

По полученным данным строятся зависимости vmax = f(-i) для Sm = 1000 м и  Sm = 1200 м, условно располагаемые на первом квадранте, Вертикальная линия, проведенная при i = -6 ‰, определяет области использования полученных зависимостей: до i = -6 ‰ включительно следует пользоваться кривой, построенной для  Sm = 1000 м, а для спусков круче для Sm = 1200 м.

Результаты решения тормозной задачи необходимо учитывать при построении кривой скорости движения поезда v = f(S) с тем, чтобы нигде не превышать скорости, допустимой по тормозам, т. е. Чтобы поезд мог быть всегда остановлен на расстоянии, не превышающем длины полного тормозного пути.

6.Построение диаграммы скорости и времени хода поезда

Построение зависимостей ν = f1(S) и t = f2(S) производятся на отдельном листе миллиметровой бумаги по методу  МПС.

Все построения выполнять на спрямленном пути.

Интервалы скорости, в которых действующие силы на поезд считаются постоянными, принимать не более 10 км/ч.

В конце каждого элемента профиля подбирать интервал изменения скорости так, чтобы граница элемента, граница интервала скорости и зависимость ν = f1(S) пересекались в одной точке.

При построении диаграммы ν = f1(S) необходимо стремится к достижению поездом максимально допустимых скоростей движения.Это условие выполняется при соответствующем чередовании режимов тяги, холостого хода и регулировочного торможения.

При движении на спусках скорость не должна превосходить допускаемую по тормозам в зависимости от крутизны спуска.

Скорость поезда перед остановкой должна быть равна 40-50 км/ч на расстоянии 500-700 м от оси станции.

Момент начала торможения при остановке на станции определяем точкой пересечения зависимостей ν(S) для режимов холостого хода и служебного торможения. Последняя строится встречно, начиная от нулевой скорости на оси станции.

Для выполнения зависимости t = f2(S) используется зависимость ν = f1(S) . Ее непрерывный рост рекомендуется ограничивать при достижении уровня, соответствующего 10 мин.

7.Определение средних технической и участковой скоростей движения

Средняя техническая скорость νТ представляет собой среднюю скорость движения поезда по перегону и учитывает время занятия перегона с учетом времени на разгоны и замедления при остановках.

Для нечетного направления движения поездов (А-В)

νТнч = ,

где ∑Si – общая длина пути (участка А-В), км;

      Тнч  - время хода поезда по участку А-В, ч.

Для четного направления (В-А)

νТч =  ,

где Тч  - время хода поезда по участку В-А, ч.

Средняя участковая скорость νУ представляет собой среднюю скорость движения поездов по участку с учетом времени стоянок на промежуточных станциях.

Для нечетного и четного направлений

νУнч = βУ· νТнч

νУч = βУ· νТч,

где βУ – коэффициент участковой скорости, который зависит от технической оснащенности участка. Принимаем  βУ = 0,8.

Для нечетного направления движения поездов (А-В)

Тнч = 54,2 мин = 0,9 ч,

νТнч = = 37,1 км/ч,

νУнч = 0,8·37,1 = 29,7 км/ч.

Для четного направления (В-А)

Время хода поезда для четного направления рассчитываем способом равномерных скоростей.

Способ равномерных скоростей относится к числу приближенных и основывается на следующих основных допущениях:

-          поезд по каждому элементу профиля движется с постоянной (равномерной) скоростью независимо от длины элемента профиля;

-          при переходе с одного элемента профиля на другой скорость поезда изменяется мгновенно.

Общее время движения поезда :

Т = ∆tр + ,

где  n    - число элементов профиля на заданном участке;

       ti   - время хода поезда по i – му элементу профиля, мин,

       ∆tр – время поправки на один разгон , принимается равным 2 мин,

       ∆tз -  время поправки на одно торможение при полной остановке поезда, принимается                       

                 равным 1 мин.

Время хода поезда по i – му элементу профиля

ti = 60· ,

где Si  -  длина i – го элемента профиля, км,

       νi  -  равномерная скорость движения на i – м элементе профиля, определяется по кривой fк – w0 , км/ч.

На спусках, где скорость на практике регулируется тормозными средствами, за равномерную скорость можно принять максимально допустимую скорость движения поезда на этом участке (определяется по решению тормозной задачи).

Расчет общего времени движения поезда в четном направлениии (В-А) приведен в таблице 7.1.

Таблица7.1

Т = 2 + 31,1 + 1 = 34,1 мин = 0,57 ч,

νТч = 33,4/0,57 = 58,8 км/ч,

νУч = 0,8·58,8 = 47,0 км/ч.

8. Расчет расхода топлива тепловозом

Расход топлива тепловозом  на данном участке определяем на основании предварительно простроенных диаграмм скорости ивремени и имеющихся для каждой серии тепловозов экспериментальных данных об удельном расходе топлива при том или ином режиме работы дизеля, т.е.

G = f(ν,Пк),

где Пк – позиция контроллера машиниста.

Сумарный расход топлива за поездку определяется по формуле

Е = ,

где    Gi∆ti  - расход топлива в режиме тяги за интервал времени ∆ti ,

          gx∆tx – расход топлива тепловозом в режиме холостого хода.

Для каждого интервала определяется средняя скорость движения поезда

νср = .

По средней скорости из расходной характеристики тепловоза определяется расход топлива за минуту Gi на наибольшей позиции контроллера.

Расход топлива на холостом ходу gx = 0,35 кг/мин.

Расчеты сведены в таблицу 8.1

Gi∆ti = 262,084 кг,

∆tx = 2,2 +1,1 + 1,1 + 1,5 = 5,9 мин,

gx∆tx = 0,35· 5,9 = 2,065 кг,

Е = 262,084 + 2,065 = 264,149 кг.

Для сравнения расхода топлива различными тепловозами используют удельный расход топлива на измеритель выполненной перевозочной работы 104 т·км брутто

е = · 104    [ кг/104 т · км брутто],

где е  -  удельный расход топлива, кг/104 т · км брутто,

      Е  -  расход топлива на тягу поезда, кг,

      L  -  длина заданного участка, км.

е = · 104 = 42,84 кг/104 т · км брутто.

Для сравнения различных видов и сортов топлива, имеющих разную теплоту сгорания, пользуются так называемым условным топливом

еу = е · Э,

где еу  - удельный расход условного топлива, кг/104 т · км брутто,

      Э  - тепловой эквивалент дизельного топлива, Э = 1,43.

Еу = 42,84 · 1,43 = 61,26 кг/104 т · км брутто.

Таблица 8.1

Расход топлива тепловозом на тягу поезда