Реферат: Тяговые расчёты

Аналитически полный тормозной путь определяется выражением

                                                         Sт = Sп + Sд,                                                 (7.1)

где Sп – путь подготовки тормозов к действию, зависящий от начальной скорости торможения (км/ч) и времени подготовки тормозов к действию (с), м; Sд – действительный путь, проходимый поездом при действующих тормозах, м.

Путь подготовки тормозов к действию рассчитывается по формуле

                                                       .                                                (7.2)

Время подготовки тормозов к действию зависит от величины удельной тормозной силы  при , числа осей в составе, крутизны спуска и определяется по эмпирическим формулам:

для грузовых составов с числом осей 200…300

                                                         ,                                                 (7.3)

где  – крутизна уклона, на котором производится торможение, ‰.

Для км/ч:

если , то с, м;

если ‰, то с, м;

если ‰, то с, м;

если ‰, то с, м.

Для км/ч:

если , то с, м;

если ‰, то с, м;

если ‰, то с, м;

если ‰, то с, м.

Для обеспечения своевременного торможения в практике требуется знать максимально допустимую скорость движения поезда на спусках различной крутизны. Допустимые скорости начала торможения определяются графическим способом, сущность которого заключается в построении зависимости допустимой скорости начала торможения от крутизны спуска: .

Для построения зависимости  на листе миллиметровой бумаги строим в ранее принятом масштабе кривую экстренного торможения  и кривые зависимости скорости начала торможения от длины тормозного пути  для различных спусков.

В координатах  и  с помощью кривой  строим кривые  для спусков , ,  и ‰. На оси  фиксируем точку-полюс М, численная величина которой соответствует крутизне выбираемого спуска. Далее на кривой  находим средние удельные силы при экстренном торможении для средних точек интервала (например, точка 1 – для интервала скоростей от 0 до 10 км/ч). После этого прикладываем линейку так, чтобы её ребро проходило через точки 0 и 1. К ребру линейки прикладываем прямоугольник, второй катет которого должен проходить через начало координат, и чертим отрезок 0А от точки 0 до верхнего интервала скорости (км/ч). Дальнейший процесс построения аналогичен описанному и продолжается до скорости, равной конструктивной скорости локомотива.

Подобным образом строим кривые  ля спусков ,  и ‰, при этом точка-полюс М для каждого спуска перемещается правее начала координат на 4, 8, 12 единиц.

Чтобы определить допустимую скорость начала торможения на каждом из выбранных спусков от вертикальных линий, соответствующих Sт=1000 м и Sт=1200 м, слева направо откладываем вычисленные Sп на уровне скоростей км/ч и км/ч. Прямая , проведённая через эти точки, пересекает кривую  при ‰ в точке N0, численная величина которой равна допустимой скорости начала торможения. Поступая аналогичным образом, получим для остальных спусков точки N4, N8, N12.

Получив допустимые скорости начала торможения на выбранных спусках, их значения переносим в виде точек . Затем, проведя через точки  и , а также через  и  прямые. Получим графики  для Sт=1000 м и Sт=1200 м. На этих прямых при ‰ проводим границу.

Таким образом, график  даёт возможность определить наибольшую допустимую скорость начала торможения на любом спуске.

8. Построение кривых скорости, времени и тока

8.1 Построение кривой скорости

Кривая скорости строится методом МПС с использованием диаграмм удельных ускоряющих и замедляющих сил в режиме тяги – по кривой , в режиме холостого хода – по кривой  и в режиме служебного торможения – по кривой .

При построении зависимости  необходимо обязательно учитывать:

  режим движения поезда (тяга, холостой ход или торможение);

  характер изменения скорости движения поезда в зависимости от профиля пути, то есть крутизны уклонов;

  положения точки-полюса на оси удельных ускоряющих и замедляющих сил.

  Режим движения выбираем в зависимости от необходимости увеличения или уменьшения скорости и возможных её ограничений. Например, при отправления поезда со станции, то есть для увеличения скорости или для преодоления элементов профиля пути, имеющих большую крутизну подъёма, применяется режим тяги.

  Режим холостого хода используется обычно в случаях, когда дальнейшее использование режима тяги сопровождается увеличением скорости движения поезда выше допустимой, а также перед включением и после выключения тормозов, то есть до и после включения режима тяги.

  Режим торможения используется при снижении скорости или при необходимости остановки поезда. В любом случае интервал изменения скорости при построении зависимости не должен превышать 10 км/ч.

  Допустимая скорость движения ограничивается состоянием пути, тормозными средствами поезда, конструкцией локомотива и вагонов. В курсовой работе за максимально допустимую скорость движения по состоянию пути принимается скорость, равная 80 км/ч. Величина допустимой скорости на спусках определяется при выполнении раздела 7.

  Положение точки-полюса на оси удельных ускоряющих и замедляющих сил определяется величиной уклона рассматриваемого элемента профиля пути. Например, если элемент профиля пути расположен на подъёме ‰, то положение точки-полюса откладывается на 1.5 единиц влево от оси скорости.

  В начальный момент времени поезд отправляется в режиме тяги отправляется со станции А, его начальная скорость равна 0 км/ч. Следовательно, начальная точка 0 кривой скорости  известна – она находится в начале оси станции А. Затем на оси скорости  диаграмм удельных ускоряющих и замедляющих усилий принимаем интервал изменения скорости движения поезда от км/ч до км/ч. Значение середины интервала км/ч проецируем на кривую удельной ускоряющей равнодействующей силы в режиме тяги  и фиксируем точку С1. При этом считается, что при изменении скорости поезда в интервале от  до  ускоряющая сила постоянна и соответствует среднему значению скорости.

  Далее на оси  фиксируем точку (полюс) М1, численная величина которой равна крутизне первого элемента профиля пути, то есть – 1.5 единицы справа от оси скорости. Через полученные точки С1 и М1 проводим прямую линию, перпендикуляр к которой переносим в точку 0, и чертим линию до уровня км/ч и фиксируем точку 1, соответствующую этой скорости. Таки образом, построен первый отрезок 0-1 кривой скорости . Дальнейший процесс построения кривой  аналогичен.

  Для построения кривой  при движении поезда в режимах холостого хода и торможения используем кривые  и  соответственно. Режим движения поезда обозначим на кривой : хх – движение в режиме холостого хода, т – в режиме торможения.

8.2 Построение кривой времени

Построение кривой времени  выполняем с использованием кривой скорости . Для определения времени хода на каком-либо отрезке, например, 0-1 берут на кривой скорости отрезок 0-1 и середину его проецируют на ось времени . Полученную на оси  точку соединяем линией с началом координат оси . Перпендикуляр к полученной линии переносим в начало оси станции А и проводим отрезок . Причём точка  должна находиться на вертикальной проекции точки 1 кривой . Далее, поступая аналогично, строим кривую  до конца заданного участка.

Время движения в минутах на любом отрезке пути определяется как разность ординат кривой времени  в конце и начале этого отрезка.

8.3 Построение кривой тока

Кривая тока , как функция тока от пройденного поездом пути, необходима для расчёта нагревания обмоток электрических машин локомотивов, а также для определения расхода электроэнергии на тягу поездов электроподвижным составом. Кривая тока , как функция тока от пути, строится только в режиме тяги с использованием кривой  и токовых характеристик  локомотивов.

Методика построения кривой тока сводится к следующему. НА кривой скорости  определяем значение скорости  движения поезда. По токовой характеристике [1] находим величину тока, соответствующую скорости. На вертикальных линиях, проходящих через точки перелома кривой скорости, в принятом масштабе наносим точки, соответствующие величинам токов, найденных по токовым характеристикам. Полученные точки соединяем отрезками прямой линией, которая образует кривую тока .

При построении кривой тока главного генератора тепловоза также учитываем переключения рукоятки контроллера машиниста с позиции на позицию; на кривой тока главного генератора обозначается этот переход с позиции на позицию.

Построение кривой тока ведётся только при движении поезда в режиме тяги. В режимах холостого хода и торможения ток отсутствует, и кривая  обрывается до нуля, и там, где вновь включается режим тяги, ток соответствует скорости движения локомотива.

9. Проверка массы состава по нагреванию главного генератора

Нагревание обмоток тяговых двигателей или главных генераторов локомотивов зависит от величины тока, протекающего через них, то есть силы тяги, и продолжительности его действия. Для ведения большей массы состава требуется большая сила тяги, следовательно, больший ток.

Возможность проведения состава расчётной массы по всему участку с использованием выбранных режимов проверяем по нагреванию электрических машин.

Превышение температуры обмоток двигателя над температурой окружающей среды  определяем аналитическим методом по приближённым формулам:

при нагревании (при работе в режиме тяги)

                                                   ,                                            (9.1)

где – установившееся превышение температуры при определённом токе, оС;  – промежуток времени, в течение которого протекает данный ток, мин; Т – постоянная времени, мин; – начальное превышение температуры (принимается значение в конце предыдущего промежутка времени ), оС.

при отсутствии тока (в режимах выбега и механического торможения) происходит охлаждение () и выражение (9.1) примет вид

                                                        .                                                 (9.2)

Использование  данных формул допускается при условии, что

                                                            .                                                     (9.3)

У тепловоза серии 2ТЭ116 проверяют на нагревание тяговые электродвигатели. Среднее значение тока берём между двумя соседними точками. Среднее значение тока тягового двигателя тепловоза определим по формуле:

                                                    ,                                             (9.4)

где – число двигателей в секции, для тепловоза 2ТЭ116 .

По графе 14 таблицы 9.1 выбираем максимальную температуру перегрева  и сравниваем её с допустимым значением превышения температур обмоток . Должно выполниться условие:

                                                           ;                                                   (9.5)

49.60<140 – условие действительно выполняется.

Вывод: тяговые двигатели данного локомотива с массой поезда Q=4900 т на участке длиной 19.88 км не перегреваются.

10. Расчёт расхода топлива тепловозами на тягу поездов

Затраты на электроэнергию или топливо являются одним из важнейших элементов в себестоимости перевозок, и поэтому точное определение их величины необходимо для установления норм и различных технико-экономических расчётов.

Общий расход топлива тепловозом на перемещение состава определяется, как сумма расходов топлива за отрезки времени, соответствующие постоянному расходу топлива и средней постоянной скорости движения в режиме тяги , и расхода топлива за время движения на холостом ходу :

                                                   ,                                           (10.1)

где – расход (минутный) топлива при  скорости движения и используемой позиции контроллера, кг/мин; – промежуток времени работы дизеля, в пределах которого скорость движения поезда принята постоянной, мин; – удельный расход топлива тепловозом на холостом ходу, кг/мин.

Удельный расход натурного (дизельного) топлива в килограммах на единицу перевозочной работы (кг/(104 т*км бр.)) составит

                                                         ,                                                (10.2)

где L – длина участка, км.

Для планирования расхода топлива в качестве единицы измерения принимают удельный расход условного топлива

                                                       ,                                              (10.3)

где 1,43 – тепловой эквивалент топлива, определяемый, как отношение теплоты сгорания дизельного (41900 кДж/кг) и условного (29300 кДж/кг) топлива.

Таблица 10.1

Расчёт расхода топлива тепловозом серии 2ТЭ116 массой состава Q=4900 т

 кг;

;

.

Список использованной литературы

1.  Правила тяговых расчётов для поездной работы. М., 1985.

2.  Тяговые расчёты. Методические указания к курсовому проектированию под редакцией Ю. Н. Ликратова. Новосибирск, 1989.

3.  Подвижной состав и тяговое хозяйство железных дорог / Под ред.  А. П. Третьякова. М.,1971.