Тяговые расчеты для поездной работы

 

2.2.4  Выбор расчетной массы  состава

Из трех значений масс состава, полученных выше, для дальнейших расчетов принимается  ее наименьшее значение.

 

2.3 Построение диаграммы удельных  результирующих сил поезда

Для получения в дальнейшем кривых движения поезда графическим способом необходимо предварительно рассчитать удельные результирующие силы, действующие  на поезд при движении его по прямому  и горизонтальному участку пути. При этом удельные результирующие силы поезда рассчитываем и строим на графике в зависимости от скорости движения для всех трех возможных режимов ведения поезда: тяги-f_т, выбега- f_в, служебного механического торможения-f_сл.т. Совместное графическое изображение этих зависимостей принято называть диаграммой удельных результирующих сил поезда.

В тяговом режиме

f_т=f_к-w₀ ,

f_т = 11,12-1,48=9,51 ?

 

в режиме выбега

f_в = - w_ox,

f_в = -1,63

 

в режиме служебного механического  торможения

f_сл.т = - (0,5b_т + w_ox),

 

f_сл.т = - (0,5∙39,19+1,63) = -21,23

 

где f_к – удельная сила тяги, Н/кН;

w₀ – удельное основное сопротивление движению поезда при езде локомотива под током, Н/кН;

w_ox- удельное основное сопротивление движению поезда при езде локомотива без тока, Н/кН;

b_т- удельная тормозная сила при механическом торможении, Н/кН.

 

 

В свою очередь 

w₀=(m_л · w'₀ + m_с · w''₀)/(m_л + m_с),

 

w₀=(200∙2,9+5050∙1,43)/5250=(580+7221,5)/5250=7801,5/5250=1,48

 

w_0x= (m_л · w_x + m_с · w''₀)/(m_л + m_с),

 

w_0x=(200∙3,63+5050∙1,43)/5250=7947,5/5250=1,51

 

f_к=F_к/[(m_л +m_с) · g],

 

f_к=492000/[(200+5050) · 9,81]= 51502,5 =9,55

 
b_т=1000φ_кр · υ_р, ?

b_т=1000∙0,118∙0,33=39,19 ?

 

где w_x– удельное основное сопротивление движению локомотива при езде без тока, Н/кН;

F_к – сила тяги локомотива, Н;

φ_кр - расчетный коэффициент трения колодок о бандаж;

υ_р- расчетный тормозной коэффициент=0,33.

Для всех серий локомотивов

w_x = 2,4+0,011∙V_р+0,00035∙V²_р,

 

w_x=2,4+0,011∙45,8+0,00035∙45,8²  =3,63

 

Для чугунных тормозных колодок

φ_кр=0,27(V_р+100)/(5∙V_р+100),

 

φ_кр=0,27(45,8+100)/(5∙45,8+100)=0,119.

 

Примечание.

Расчет удельных сил поезда выполнен при расчетной скорости движения поезда (V_р =46,7 км/ч). Величины ,w_ох , f_к , b_т , w_x , f_т , f_в , f_сл.т и φ_кр просчитаны для всего диапазона скоростей движения и занесены в таблицу 1,а на листе миллиметровой бумаги построена диаграмма удельных результирующих сил поезда. При построении диаграммы рекомендуется пользоваться следующими масштабами:

- для скорости движения – m_v=2 мм/(км/ч);

-для удельных сил – m_f=12мм/(Н/кН).

 

Расчет значений удельных сил поезда выполняем для ряда скоростей движения в диапазоне от нуля до конструкционной скорости с интервалом  10 км/ч. В диапазоне скоростей движения от  нуля до скорости выхода на характеристику полного возбуждения ПВ силу тяги принимаем равной силе сцепления. Сопротивление движению локомотива и состава при скоростях 0…10 км/ч принимаем неизменным и равным его величине при скорости движения V=10 км/ч.

 

2.4 Определение допустимых скоростей  движения поезда на спусках 

Определение допустимых скоростей  движения поезда на спусках  производится с целью недопущения проследования  поездом участков пути, имеющих спуски, со скоростями движения, превышающими допустимые значения по тормозным средствам  поезда. Такая задача называется тормозной  задачей и решается путем расчета  режима экстренного торможения поезда, когда по заданным значениям тормозного пути S_т, профиля пути i_с и тормозным средством b_т  определяется максимально допустимое значение скорости начала торможения V_нт.

Тормозной путьS_т, имеет две составляющие

S_т=S_п+S_д,

где  S_п – подготовительный тормозной путь, м;

S_д- действительный тормозной путь, м.

Путь S_п, пройденный поездом за время подготовки тормозов к действию находится по формуле:

S_п = 0,278∙V_нт · t_п,

где V_нт– скорость движения поезда в момент начала торможения, км/ч;

t_п –время подготовки тормозов к действию, с.

 

S_п = 0,278∙46,7∙14,78 = 191,93

 

В зависимости от количества осей в грузовом составе N₀ время находят по одной из эмпирических формул:

- при N₀≤200

t_п=7- ;

 

- при 300≥ N₀>200

t_п=10- ;

 

- при N₀>300

t_п=12-,

 

где i_с - уклон элемента профиля пути, ‰.

 

Примечание.

Уклон принимается в качестве самого крутого спуска.

 

Количество осей в составе определяется по формуле:

N₀=4n₄+8n₈

N₀=4∙43,20 + 8∙10,58 = 172,8 +84,64 = 257,44

n_i =

= ∙i

n₄ = = = 43,20

=∙4 =16∙4= 64

= = = 10,58 

=∙8 = 14∙8 = 112.

Время находим по формуле:

t_п=10-

t_п= 10- = 14,78

Примечание.

Время подготовки тормозов к действию( t_п), подготовительный тормозной путь(S_п ) рассчитаны при расчетной скорости .

Расчеты значений подготовительного тормозного пути (S_п ),времени подготовки тормозов к действию ( t_п) выполнены для ряда скоростей начала торможения в диапазоне от 0 до 100 км/ч и результаты занесены в таблицу 1.

 

Зависимость действительного тормозного пути от скорости начала торможения S_д(V_нт) определяем путем решения графическим методом МПС основного уравнения движения поезда в режиме его экстренного торможения, когда удельная равнодействующая сила поезда f_экс.т равна

f_экс.т= -b_т  - w_0x.

Значения b_т и w_0x находим по данным таблицы 1, а значение f_экс.т вычисляем по формуле и результаты заносим в таблицу1.

Учитывая, что зависимость S_п (V_нт) начинается в начале заданного тормозного пути и имеет нарастающий характер, а зависимостьS_д (V_нт) заканчивается в конце заданного тормозного пути и имеет убывающий характер, то очевидно, что две эти зависимости на интервале тормозного пути пересекаются, а точка их пересечения и есть  решение тормозной задачи.

 Если решить тормозную задачу  для нескольких значений спусков  на участке, начиная с самого  крутого, то можно получить  зависимость допустимой скорости  движения поезда с расчетной  массой состава от величины  спусков на заданном участке V_доп(i_с).

Полученная зависимость V_доп(i_с) будет использована в дальнейшем при построении ограничений кривой движения поезда V(S).

Для решения тормозной задачи рекомендуются  масштабы:

- скорость  движения – m_v=2мм/(км/ч);

- удельные  силы – m_f= 2мм/(Н/кН);

-путь  – m_s=240 мм/км.

 

2.5 Построение кривых движения  поезда

2.5.1 Кривые движения поезда V(S) и t(S) – это зависимости, соответственно, скорости движения поезда и времени его хода от пути. Эти кривые получают в результате решения основных дифференциальных уравнений движения поезда:

V;

 

,

 

где V-скорость движения поезда, км/ч;

S- путь, пройденный поездом, км;

- удельная результирующая сила, действующая  на поезд, Н/кН;

t-время движения поезда, ч.

Обе кривые строятся на общем графике на листе миллиметровой бумаги высотой 297 мм и шириной, которая определяется длиной пути заданного участка А-Б-В и принятым масштабом пути. Вдоль оси пути рекомендуется привести данные о заданном профиле пути (длина элемента и его уклон), километровые отметки, а также нанести оси станции и показать длину станционных путей. Масштабная сетка оси скорости – 10 км/ч. Необходимо сразу же на графике V(S) нанести допускаемые скорости движения поезда на перегонах (в том числе на спусках), станционных путях, а также по предупреждению (последнее пунктиром).

 

По  результатам построения кривых движения поезда для обоих вариантов ведения  поезда по участку  А-Б-В (без остановки  и с остановкой на промежуточной  станции Б) определяем:

- техническую  скорость движения поезда 

V_т=L_уч · 60/Т_х;

V_т=36300∙60/50=43,6км/ч.

 

 

-участковую  скорость движения поезда

V_уч=L_уч ·60/(T_х+Т_ст),

 

V_уч=36300∙60/(50+6)=38,9км/ч.

где  L_уч-длина участка А-Б-В, км;

T_х – время движения поезда по участку, мин;

Т_ст– время стоянки поезда на промежуточной станции, мин