Определение тормозных сил поезда

Удельная равнодействующая в режиме тяги:

(31)

(32)

Вычисление коэффициента трения колодки о колеса:

(33)

 

 

Расчетный тормозной коэффициент поезда:

(34)

где – расчетная сила нажатия на ось.

(35)

Определение тормозной силы:

(36)

Удельная тормозная сила:

(37)

Удельная сила тяги:

(38)

 

В режиме служебного торможения удельная равнодействующая сила:

(39)

В режиме экстренного торможения удельная равнодействующая сила:

(40)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Пояснительная записка

 

Таблица 1

Динамический расчет

 

	0,97	2338,63	2,03	2,55	280,14	351,21		1,03		1,06		17,14	16,11	0,39	0,20	73,22	74,28	37,67
	1,08	2593,67	2,22	2,76	306,36	380,88		1,14		1,17		15,88	14,74	0,16	63,18	64,35	32,76
	1,22	2935,32	2,47	3,05	340,86	420,21		1,29		1,32		15,02	13,73	0,14	54,6	55,92	28,62
	1,40	3363,59	2,78	3,40	383,64	469,2		1,47		1,51		14,47	12,99	0,13	49,14	50,65	26,08
	43,5	1,47	3533,96	2,93	3,54	400,57	488,63		1,55		1,58		14,31		0,12	47,58	49,16	25,37
		1,61	3878,47	3,15	3,83	434,7	527,85		1,70		1,73		14,15	10,96	0,12	45,24	46,97	24,35
	1,86	4479,97	3,58	4,32	494,04	596,16		1,96				11,79	9,84	0,11	42,12	44,12	23,06
	2,15	5168,09	4,07	4,89	561,66	674,13		2,25		2,3		8,02	5,77	0,10	39,78	42,08	22,19
	2,47	5942,82	4,62	5,52	637,56	761,76		2,59		2,64		5,97	3,39	0,10	37,83	40,47	21,56
	2,83	6804,17	5,23	6,23	721,74	859,05		2,96		3,01		4,56	1,6	0,09	36,27	39,28	21,15
		3,22	7752,13	5,90	7,00	814,2			3,37		3,43		3,62	0,25	0,09	35,1	38,53	20,98

 

3.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Пояснительная записка

Спрямление профиля пути

Для учёта влияния кривых и уклонов пути на сопротивление движению поезда при расчёте массы состава, определении скорости движения и времени хода поезда необходимо спрямлять продольный профиль пути и план пути. При этом кривые в плане пути заменять фиктивными подъёмами в пределах спрямлённых элементов.

Спрямлять разрешается только близкие по значению уклона элементы профиля одного знака. Элементы профиля на раздельных пунктах с прилегающими элементами профиля перегонов не спрямляются.

Уклон спрямлённого участка определяется по формуле:

(41)

где – уклон каждого из элементов профиля, входящих в спрямляемый участок;

– длина каждого из элементов профиля, входящих в спрямляемый участок;

– длина спрямляемого элемента.

Кривые заменяют фиктивными подъёмами, крутизна которых определяется по формуле:

(42)

где – центральный угол данной кривой в пределах спрямляемого элемента.

Проверка возможности спрямления производится для каждого элемента действительного профиля, входящего в спрямляемый участок по формуле:

(43)

 

где – длина любого элемента действительного профиля пути, входящего в спрямлённый элемент;

– абсолютная разность между уклоном спрямлённого элемента и действительным уклоном отдельного (проверяемого) элемента по модулю.

Приведённый уклон будет равен:

(44)

 

 

Таблица 2

Спрямление профиля пути

номер	i	l уч	l спр	iспр	Σα	iэкв	iк
туда	обр	туда	обр	туда	обр
	-5				-4,5	4,5	56,18	0,5	-4
		-8
	-10				-10		49,65	0,6	-9,4	10,6
	-9				-9		28,65	0,7	-8,3	9,7
		-3			4,5	-4,5	34,38	0,3	4,8	-4,2
		-5
		-12			11,4	-11,4	172,75	0,4	11,8	-11
	11,3	-11,3
		-12
		-10
							2,74	0,1	0,1	0,1
	-4				-4		13,68	0,3	-3,7	4,3
		-4				-4	12,31	0,2	4,2	-3,8
		-11				-11				-11

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Пояснительная записка

РЕШЕНИЕ ТОРМОЗНОЙ ЗАДАЧИ

Максимально допустимую скорость движения на элементе заданной крутизны определяем из условия, что тормозной путь при экстренном торможении будет равен 1000 метров. Это решение обычно называют тормозной задачей. В курсовой работе она решается графическим способом.

Полный тормозной путь

S_т=S_под+S_д , (4.1)

где S_n - путь подготовки тормозов к действию, на протяжении которого тормоза условно принимаются недействующими (хотя ручка крана машиниста уже установлена в тормозное положение);

S_д - действительный тормозной путь, на протяжении которого поезд движется с действующими в полную силу тормозами.

Формула (4.1) позволяет искать скорость как величину, соответствующую точке пересечения графических зависимостей подготовительного пути и действительного тормозного пути от скорости движения поезда. Задачу решают следующим образом:

По данным таблицы удельных равнодействующих сил строим график удельных замедляющих сил при экстренном торможении f_зам = а рядом справа, вычерчиваем в соответствующих масштабах систему координат V–S. Оси скоростей в обеих системах должны быть параллельными, а оси удельных сил f_зам = и пути S должны лежать на одной прямой. На оси S откладывают отрезок, соответствующий 1200 метров.

Путь подготовки к торможению - путь,который поезд пройдет с начала включения тормозов до приведения в действие тормозных сил.

(4.2)

где: а и h- коэффициенты, зависящие от типа поезда и от числа осей в составе, в данном случае m>200, а=10, h=15

в_т= - удельная сила торможения при v_н=40км/ч.

i,‰ - уклон, на котором происходит торможение.

(4.3)

Определим для трех уклонов S_п и t_п при одной и той же скорости торможения:

1. i =0‰

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Пояснительная записка

 

 

2. i =12‰

3. i=-12‰

Результаты решения тормозной задачи учитываются при построении графика скорости движения поезда для того, чтобы нигде не превысить скорости, допускаемой по тормозам.

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Пояснительная записка

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Пояснительная записка

5.ПОСТОРЕНИЕ КРИВЫХ СКОРОСТЕЙ И ВРЕМЕНИ

При построении кривых V(S) и t(S) на перегоне должны учитываться конкретные условия плана и профиля и ограничения скорости.

Кривая V(S) строится в предположении достижения наибольших скоростей всюду, за исключением тех мест, где скорость ограничена условиями торможения на спусках.

В данном методе используется такое соотношение масштабов построения, при котором отпадает необходимость вычислений, т.е. катета или уклона некоторого прямолинейного звена, составляющего зависимость в данном интервале скорости к оси пути.

Зависимость скорости от пути определяется на основании интегрирования основного уравнения движения поезда . Для построения кривой скорости необходимо узнать зависимость сил в составе.

Решение начинается из точки с и s=0. Выбираем скоростной интервал не более 10км/ч,

T,мин

V,км/ч

S,м

Рис.5.1.Посстроение кривой времени

-Кривая времени по методу Лебедева составила: 20,3 мин.

-по методу минутного треугольника Дегтерева составила: 19 мин

-определение времени хода по установившимся скоростям: 9,94 мин

Вывод: несовпадение результатов времени по различным методам обусловлено

наличием больших погрешностей при построен

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Пояснительная записка

ии

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Пояснительная записка

6.ПОСТРОЕНИЕ КРИВЫХ СИЛЫ ТЯГИ И РАСХОДА ТОКА ЭЛЕКТРОВОЗА

Кривую силы тяги F_k(S) строим на спрямленном профиле, используя график тяговой характеристики F_k(V) и кривую скорости V(S). Построение ведём по точкам перелома этих графиков: определяем значение скорости V в точке перелома на спрямлённом профиле в том месте, где поезд движется с этой скоростью, откладываем в масштабе 4000 кгс = 1 см значение силы тяги F_k, соответствующее данной скорости. Соединяем между собой все точки и получаем кривую силы тяги.

На участке, где электровоз ведет поезд с постоянной скоростью и ограниченным использованием мощности, сила тяги определяется исходя из условия равенства нулю равнодействующей при равномерном движении:

F_k.огр. = (Q+P) * (ω_{0 40км}+i); (5.1)

Аналогичным образом строим кривую тока электровоза I_эл(S), использую токовую характеристику I_эл(V).

7.ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ РАБОТЫ ЛОКОМОТИВА

Определяем работу двумя методами: табличным и по шаблону Морозова.

Табличный метод:

Механическая работа на участке пути от S₁ до S₂ выражается интегралом:

R_m = ∫d R_m =∫F_ki*dS = ∑ F_ki*∆S (6.1)

По построенной кривой силы тяги локомотива (пункт 5) заполняем таблицу 4.1. и считаем удельную работу силы тяги локомотива по формуле:

∆R_м =F_k*∆S, т*км (6.2)

Полная сила тяги на перегоне Таблица 7.1.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Пояснительная записка

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Пояснительная записка

8.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ТОКА ЛОКОМОТИВА

Так же как определение силы тяги локомотива по кривой тока считаем ток электровоза по времени:

∆I_t =I_cp*∆t, ампер*мин.

Полный расход тока на перегоне Таблица 8.1.

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Пояснительная записка

Расход электроэнергии Ат (кВт*ч) для переменного тока Uc=25000 В

 

 

 

9.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОТЫ СИЛ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Работу сил сопротивление определяем по формуле:

R_с = R_м –ΔТ – R_h,

где: R_м – суммарная работа силы тяги локомотива взятая из таблицы 7.1;

ΔТ – кинетическая энергия;

R_h – потенциальная энергия.

Кинетическая энергия вычисляется по формуле:

ΔТ =4,1*(Р+Q)*(V²_кон- V²_нач)*10^-6, т*км

Так как начальная и конечная скорости для нашего случая равны нулю то Т=0.

Потенциальная энергия считается по формуле:

R_h =(P+Q)* Δh*10^-3, т*км,

где: (P+Q) – вес состава в тоннах;

Δh –высота, на которую поднимается состав в метрах.

 

Δh =∑ i_дейст *∆l,

где: i_дейст – действительный уклон участка в промиллях, взятый из задания;
∆l – длина рассматриваемого участка.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Пояснительная записка

Δh = 0*0,6+(-5)*0,7+(-4)*0,7+(-10)*1+(-9)*0,5+3*0,4+5*1,1+12*1+11,3*2,5+12*1,7+10*0,8+0*0,3+(-4)*0,5+4*0,7+11*0,9+0*0,6=65,25м.

R_пот =(138+2406)*65,25*10^-3=165 т*км.

Тогда работа сил сопротивления равна:

R_с =349,785-166=183,79 т*км.

 

10.СРАВНЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ ВЕЛИЧИН

После всех приведенных выше расчетов необходимо сравнить полученные значения, рассчитанные разными методами: аналитическим, графическим и с помощью ЭВМ. Для сравнения все полученные данные сведем в одну таблицу.

 

Сводная таблица

Время хода t, мин	Механическая работа локомотива, т*км
по кривой времени	по ∆ Дегтярева	по равновесным скоростям	по ЭВМ	по тяговой хар-ке	по шаблону Морозова	по ЭВМ
20,3		9,94	16,964	394,693
	Расход тока А*мин
	по формуле	по ЭВМ
	2158,25

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Пояснительная записка

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Пояснительная записка

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Правила тяговых расчётов для поездной работы, М., «Транспорт», 1969, 287 с.

2. Справочник по тяговым расчётам. Астахов П.Н., Гребенюк П.Т., Скворцова А.И. «Транспорт», 1973, 256 с.

3. Изыскания и проектирование железных дорог: Учебник для вузов ж.-д трансп.; Под ред. И.В. Трубина. – М.: Транспорт, 1989. –479 с.