Локомотив, техническая характеристика и описание конструкции

Тяга поездов

Анализ профиля пути и выбор расчетного и кинетического подъемов

№ элемента
Крутизна i,%	-1,5	-2,5	-10	-6	-14	-0,5		+12	+5	+9	+3,5
Длина S, м

 

Расчетный подъем – 10

Кинетический подъем- 8

 

Расчет массы состава

Расчетная масса состава определяется исходя из условия полного использования мощности заданного локомотива и кинетической энергии поезда в соответствии с нормами, установленными ПТР.

В зависимости от характера профиля пути железнодорожного участка расчет массы состава грузового поезда выполняется:

- по расчетному (лимитирующему) затяжному подъему ИП с равномерной скоростью;

- по труднейшему подъему (кинетическому) с уменьшающейся скоростью движения с использованием кинетической энергии поезда.

Масса состава по расчетным подъемам определяется:

(1.1)

где F_k — расчетная сила тяги данного локомотива, Н;

Р — расчетная масса локомотива, т;

w’₀ — основ­ное удельное сопротивление движению локомотива в режиме тяги, Н/кН;

w”₀ — основное удельное сопротивление движению состава (груженых вагонов), Н/кН;;

i_р — расчетный подъем, %;

g — ускорение свободного падения (g = 9,81 м/с²).

Величины w’₀ и w”₀ рассчитываются с двумя знаками после запятой.

Основное удельное сопротивление движению локомотивов и вагонов следует определять по формулам:

Основное удельное сопротивление движению

Тип подвижного состава	Тип пути
Звеньевой
1. Локомо­тив
2. 4-­осные вагоны
3. 8-осные вагоны (q > 6 т/ось)

Основное удельное сопротивление движению состава опре­деляется:

(1.2)

где w’’₀₄ и w’’₀₈ – основное удельное сопротивление движению вагонов, соответственно 4-осных на подшипниках качения и 8-осных, Н/кН;

α₀₄ и α₀₈ — весовые доли в составе соответствующих вагонов.

Осевая нагрузка вагонов рассчитывается по формуле:

(1.3)

где q^бр_j — средняя масса брутто соответствующих вагонов, т;

n_j — осность соответствующих типов вагонов.

 

Принимаем: Q = 3500т.

Проверка расчетной массы состава

Проверка рассчитанной массы на преодоление кинетического подъема

После определения массы состава при следовании по рас­четному подъему с равномерной скоростью ее проверяют на возможность прохождения более крутого кинетического (ско­ростного, инерционного) i_k подъема с учетом использования кинетической энергии при движении с неравномерной (замед­ляющейся) скоростью графическим (или аналитическим) спо­собом. При графическом способе строят кривую скорости v(S) и сравнивают ее в конце кинетического подъема с расчетной. Если полученная скорость, выше расчетной, то масса состава проверяется по другим ограничивающим факторам.

Аналогичный способ проверки заключается в том, что опре­деляют длину подъема, которую поезд может преодолеть в режиме тяги с использованием кинетической энергии при снижении скорости от наибольшей вначале скоростного подъе­ма v_н до расчетной в конце его (v_к = v_p) и сравнивают ее с длиной этого подъема.

Длину пройденных отрезков пути определяют по формуле:

(5.1)

где v_{k j} и v_{н j} — скорость поезда в конце и начале задаваемого интервала скорости на проверяемом кинетическом подъеме, км/ч;

(f_k - w_k)j — средняя удельная равнодействующая сила, приложенная к поезду в пределах выбранного интервала скоро­сти, Н/кН.

Скорость в начале кинетического подъема определяется известными в тяговых расчетах методами в зависимости от крутизны элементов, расположенных перед этим подъемом.

Удельная сила тяги определяется выражением:

(5.2)

где F_k — сила тяги, определяемая по тяговым характеристикам с точностью до 500 Н для средней скорости интервала V_ср, Н.

Средняя скорость для выбранного интервала движения

Удельная замедляющая сила находится по формуле:

(5.3)

где w’₀ и w’’₀ — основные, удельные сопротивления движению локомотива и состава, Н/кН;

i_k — кинетический подъем, ‰.

Длина кинетического подъема равна:S_к=1600м

V_k = 70 км/ч; V_н = 80 км/ч; V_cp = 75 км/ч; =368000 Н

S₁<S_k

702,5< 1600

 

V_k = 60 км/ч; V_н = 70 км/ч; V_cp = 65 км/ч; =368000 Н

S₁+S₂<S_k

1492,061< 1600

 

V_k =50 км/ч; V_н = 60 км/ч; V_cp = 55 км/ч; =368000 Н

S₁+S₂+S₃>S_k

2768,72> 1600

Поезд с локо­мотивом серии ВЛ60 k и массой состава Q = 3500т преодолевает кинети­ческий подъем крутизной i_k = +12% и длиной S_k = 1600м. при изменении скорости от V_k = 80 км/ч до V_н = 50 км/ч.

Расчет и построение диаграмм удельных равнодействующих сил.

График 1

Локомотивное хозяйство

На заданных участках принимается кольцевой способ обслуживания поездов локомотивами при сменном способе обслуживания локомотивов бригадами, который является основным на железных дорогах Российской Федерации. Длина участка обращения локомотивов при этом ограничивается наибольшим допустимым временем непрерывной работы локомотивных бригад.

 

Вагонов

Для решения задач обеспечения работоспособности вагонов железные дороги имеют техническую базу – вагонные депо. Они подразделяются на ремонтные вагонные депо и эксплуатационные, а также пункты подготовки вагонов к перевозкам (МППП), пункты технического обслуживания вагонов (ПТОВ) и др., обеспечивающие выполнение плана деповского ремонта вагонов, их узлов и деталей, высококачественную подготовку вагонов к перевозкам и техническое обслуживание их в процессе эксплуатации.

Показатели использования вагонов разделяются на количественные и качественные.

Количественный показатель один – это пробеги вагонов, измеряемые в вагонно-километрах или в вагоно-осе-километрах. К основным качественным показателям использования вагонов относятся оборот вагона, статическая и динамическая нагрузки, среднесуточная производительность вагона и др.

Общий пробег грузовых вагонов, измеряемый в вагоно-километрах, определяется как сумма произведений числа вагонов на длину каждого участка маршрута:

, (4.1)

где - количество условных четырехосных вагонов; - длина участков, км (табл. А.1).

; (4.2)

где – количество условных четырёхосных и восьмиосных вагонов в одном поезде, определенные по формуле (2.12), шт.; - количество поездов на участке (размеры движения).

По этому показателю в вагонном хозяйстве определяют потребность в запасных частях, материалах, смазке, топливе и устанавливают затраты на обслуживание вагонов и т.д.

Оборот вагона является основным качественным показателем, характеризующим уровень организации работы дорог. Под оборотом вагона понимают время в сутках, которое затрачивается за полный цикл работы вагона от одной погрузки до следующей погрузки. Оборот вагона складывается из следующих трёх составляющих:

1) время, затрачиваемое на движение вагона в поездах на участках в гружёном и порожнем состояниях;

2) время нахождения вагона на технических (участковых и сортировочных)станциях;

3) время нахождения вагона на станциях погрузки и выгрузки.

 

Для дороги или отделения дороги под оборотом вагона понимают время от погрузки до выхода за пределы дороги. Для транзитных поездов оборот вагона - это время нахождения его на дороге:

(4.3)

В проекте участковую скорость принимаю, взятую из условий.

Средняя статистическая нагрузка определяет количество груза, приходящееся на один вагон:

, (4.4)

где - количество груза в вагонах, т; - общее количество груженых вагонов.

Количество груза (нетто) в одном вагоне можно определить как разницу веса всего вагона и тары . Умножив ее на количество вагонов, узнаем нетто в составе. Выражение (3.4) принимает вид:

; (4.5)

Количество пар поездов можно сократить. В проекте за массу тары можно принять: крытых вагонов = 24,7 т, полувагонов четырехосных = 22 т,восьмиосных = 43 т. Количество вагонов берётся в условных четырёхосных единицах.

Средняя динамическая нагрузка характеризует степень использования грузоподъемности вагона с учетом величины его пробега и выражается числом тонно-километров, приходящихся на один вагонно-километр пробега (груженых и порожних):

, (4.6)

где – грузооборот, ткм нетто; - суммарный пробег вагонов за тоже время, ваг.-км; – полный рейс, проходимый вагоном за время оборота, состоящий из груженого и порожнего пробегов.

Отношение порожнего пробега к груженому называется коэффициентом порожнего пробега:

(4.7)

В проекте условно считаем, что = 0,15.

Тогда

Поэтому полный рейс вагона равен:

 

 

(4.8)

Выражение 4.6 примет вид:

(4.9)

Среднесуточный пробег вагона () на рассматриваемых участках измеряется в км/сут:

(4.10)

Среднесуточная производительность вагона характеризуется количеством груза, перевезенного одним вагоном за сутки, в тонно-километрах нетто:

(4.11)

 

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы мной было дано описания конструкции заданного локомотива ТЭ-3 и приведена его техническая характеристика. В разделе «Тяга поездов» выбраны кинетический подъем с крутизной 13 длиной 1600м и расчетный подъем крутизной 9 и длиной 6700м, а также рассчитана масса состава равная 3850т. Затем осуществлены три проверки рассчитанной массы на преодоление кинетического подъема, по длине приемоотправочных путей и на трогание с места. После были построены диаграммы удельных равнодействующих сил, а также кривые скорости и времени движения поезда по участку. Затем на основе построенных кривых рассчитан расход энергоресурсов на тягу поездов. В главе «Локомотивное хозяйство» я представила схему обслуживания заданного участка работы локомотивов и локомотивных бригад. Выбрала кольцевой способ обслуживания поездов локомотивами, согласно расчетам разместила пункты смены локомотивных бригад (2 шт.), экипировки локомотивов (3 шт.) и пункты технического обслуживания локомотивов (2 шт.).

Далее составила расписание движения поездов, ведомости оборота локомотивов и начертила график оборота локомотивов.

Затем рассчитала количество локомотивов эксплуатационного парка (19), штат локомотивных бригад (списочное количество – 74 бр., явочное – 65бр.). Определила показатели эффективности использования локомотивного парка, также рассчитала программу, фронт ремонта локомотивов и инвентарного парка.

В главе «Вагонное хозяйство» рассчитала основные показатели использования грузовых вагонов.

 

Локомотив, техническая характеристика и описание конструкции

(ВЛ60к)

 

К механической части электровоза относятся кузов и тележки. Тележка включает в себя раму, колесные пары с буксами, подвески тяговых двигателей, тяговые передачи, рессорное подвешивание, рычажно-тормозные передачи. Кузов электровоза специальными опорами (рис. 1), а иногда и рессорами опирается на тележки. Отечественные электровозы имеют две, четыре или шесть тележек. При двух тележках в каждой из них устанавливают три колесные пары (шестиосные электровозы), при четырех и шести тележках — две колесные пары (соответственно восьмиосные и двенадцатиосные электровозы). Рессорами и буксами с подшипниками рамы тележек связаны с колесными парами. Благодаря рессорам уменьшается воздействие электровозов на путь, меньше изнашивается оборудование электровоза, так как снижается сила ударов, воспринимаемых им при прохождении стыков и неровностей пути.
Колесные пары электровозов приводятся во вращение двигателями, называемыми тяговыми. Валы двигателей соединяют с осями колесных пар зубчатыми передачами — редукторами. Колесные пары, приводимые во вращение тяговыми двигателями, называют движущими.
Широкое применение получил индивидуальный тяговый привод, при котором каждая колесная пара приводится во вращение своим тяговым двигателем.
Один тяговый двигатель с помощью специального редуктора может приводить во вращение, например, две колесные пары — это так называемый групповой привод, или монопривод. В Советском Союзе был построен опытный электровоз с моноприводом. Однако его характеристики (как технические, так и экономические) оказались хуже, чем у электровозов с индивидуальным приводом. Поэтому производство таких электровозов было признано нецелесообразным.
Электрическая часть электровозов, кроме тяговых двигателей, содержит множество различных аппаратов, предназначенных для пуска тяговых двигателей, изменения скорости и направления движения локомотива, электрического торможения, защиты оборудования от перегрузок, перенапряжений и токов короткого замыкания. Конструкция этих аппаратов зависит от рода используемого тока, но, как и тяговые двигатели, они находятся под высоким напряжением. Управляют ими обычно дистанционно (на расстоянии) — из кабины машиниста. Это система косвенного управления. Она применена на всех отечественных магистральных электровозах.
В качестве источника тока низкого напряжения при системе косвенного управления используют генераторы управления или полупроводниковые преобразователи. От них, кроме низковольтных аппаратов (т. е. аппаратов низкого напряжения), получают энергию приборы освещения и заряжается аккумуляторная батарея.
Для управления многими аппаратами используется сжатый воздух. Его получают с помощью компрессоров. Чтобы привести в действие пневматические (воздушные) тормоза локомотива и состава, т. е. чтобы управлять ими, также используют воздух, сжимаемый компрессорами.
Тяговые двигатели, часть электрических машин и аппаратов, выделяющих при работе значительное количество тепла, охлаждают потоками воздуха, создаваемыми вентиляторами. Мощные трансформаторы на электровозах переменного тока охлаждают маслом, циркуляция которого обеспечивается центробежными насосами.
Вентиляторы, компрессоры и насосы (вспомогательные механизмы) приводятся в действие отдельными электрическими двигателями (моторами). Агрегат, состоящий из вспомогательного механизма и мотора, представляет собой вспомогательную машину и его принято называть соответственно мотор-вентилятором, мотор-компрессором, мотор-насосом. К вспомогательным машинам относятся и генераторы тока управления, которые обычно отдельных двигателей не имеют; их устанавливают на одном валу с каким-либо вспомогательным двигателем (например, с двигателем вентилятора).
Известно, что электрические машины обладают свойством обратимости, т. е. могут работать в качестве как двигателей, так и генераторов. На многих электровозах при движении по спуску, а в некоторых случаях и перед остановками тяговые двигатели переключают для работы в качестве генераторов. При этом кинетическая энергия и потенциальная, запасенная в поезде, преобразуются в электрическую и передаются в контактную сеть. Этот процесс называется рекуперацией электрической энергии. Рекуперация используется для электрического торможения поезда. На части электровозов электрическая энергия, вырабатываемая в генераторном режиме, поглощается в резисторах, превращаясь в тепловую. Такой способ электрического торможения называют реостатным. Чтобы осуществить рекуперацию, на электровозах постоянного тока устанавливают специальные мотор-генераторы для возбуждения тяговых двигателей, без которых они не могут устойчиво работать как генераторы.
Электрическое оборудование электровозов, работающее под высоким напряжением, объединено в две электрические высоковольтные цепи — силовую цепь, включающую в себя тяговые двигатели, пусковую и регулирующую аппаратуру, и цепь вспомогательных машин со своей аппаратурой. Низковольтные электрические аппараты, с помощью которых управляют аппаратами силовой и вспомогательных цепей, объединены в цепь управления.
Основным аппаратом цепи управления является контроллер машиниста. Контроллер машиниста и некоторые другие низковольтные электрические аппараты размещены в кабине машиниста.
Пневматическое оборудование электровоза состоит из компрессоров, резервуаров для хранения сжатого воздуха, трубопроводов, пневматических приводов электрических аппаратов.
Все локомотивы, в том числе и электровозы, обязательно имеют автоматические тормоза, приводимые в действие сжатым воздухом, и ручные.

Тяга поездов