Определение пробега тепловоза между наборами топлива. Особые условия.

В условиях эксплуатации очень важно знать пробег тепловоза между экипировками и, в частности, между снабжением тепловоза дизельным топливом. Это позволит более рационально разместить на заданном участке пункты экипировки и технического обслуживания тепловозов и организовать их эксплуатационную работу. Пробег тепловоза между снабжением топливом в основном определяется ёмкостью топливных баков.

Исходную (основную) норму расхода дизельного топлива на прямом и горизонтальном пути в килограммах на измеритель 10⁴ т·км·бр можно определить по формуле:

где Q =4400 т - масса состава, т;

В_ч - часовой расход топлива, кг/ч;

v ₀ - равномерная скорость движения поезда на площадке, км/ч.

Скорость движения поезда на площадке v ₀ определяется сиз совмещенной диаграммы зависимостей тяговой характеристики F_k = f (v) и полного сопротивления движению поезда W ₀ = f (v). Пересечение графиков этих зависимостей определяет искомую скорость v ₀.

Полное сопротивление движению поезда W ₀ слагается из полного сопротивления локомотива   и состава  при движении на площадке:

где - основное удельное сопротивление движению локомотива в режиме тяги, кгс/т;

- основное удельное средневзвешенное сопротивление движению состава, кгс/т;

Р - масса локомотива, т;

Q - масса состава, т.

Удельное сопротивление движению локомотива, кгс/т:

где v - скорость движения, км/ч.

Удельное сопротивление движению состава, кгс/т: - для 4-х осных вагонов на подшипниках скольжения:

 

- для вагонов на подшипниках качения:

где q _оч - масса вагона, приходящаяся на ось, т/ось.

При расчётах следует принимать q _оч =20...22 m /ось для грузовых вагонов.

Соотношение вагонов в грузовых поездах на подшипниках качения и скольжения принимать соответственно 90% и 100%.

Тогда основное удельное средневзвешенное сопротивление состава определится:

Расчёт полного сопротивления движению поезда W ₀ произведен для скоростей 20, 40, 60, 80,100 км/ч.

Результаты расчёта представим в виде таблице     .

Действительная норма расхода дизельного топлива в кг/10⁴ т·км·бр зависит от массы состава, скорости движения профиля пути и ряда других факторов.

где  - коэффициент, оценивающий влияние профиля пути

- коэффициент, оценивающий отличие сопротивление поезда для конкретного участка от сопротивления, принятого при расчёте основной нормы;

- коэффициент, оценивающий модернизацию тепловоза, вызывающую снижение расхода топлива;

 - температурный коэффициент, оценивающий климатические условия;

 - относительный расход топлива, оценивающий затраты энергии на торможение поезда;

 - коэффициент, равный отношению времени холостого хода к общему времени движения;

 - относительный часовой расход топлива на холостом ходу;  - относительный расход топлива тепловозом на стоянках.

Таблица  

Определение полного сопротивления движения поезда

v 0, км/ч	Локомотив серии 3 M 62, Р = 378т, Q = 4400 т
	i = 0‰
	кгс/т	кгс	кгс/т	кгс/т	кгс/т	кгс/т кгс/т	кгс	Кгс*10^3
20	2,04	771	1	1,25	1,025	4510	5281	5,28
40	2,78	1050	1,25	1,5	1,275	5610	6660	6,6
60	3,58	1353	1,6	1,85	1,625	7150	8503	8,5
80	4,62	1746	2,05	2,3	2,075	9130	10876	10,8
100	5,9	2230	2,6	2,85	2,625	11550	13780	13,78
v э, км/ч	‰
	кгс/т	кгс	кгс/т	кгс/т	кгс/т	Q кгс	кгс	Кгс*10^3
20	4,04	1527	1	1,25	3,025	13310	14837	14,8
40	4,78	1806	1,25	1,5	3,275	14410	16216	16,2
60	5,58	2109	1,6	1,85	3,625	15950	18059	18
80	6,62	2502	2,05	2,3	4,075	17930	20432	20,4
100	7,9	2986	2,6	2,85	4,625	20350	23336	23,3

Величина коэффициента К _i зависит от трудности профиля:

К _i =1+ a · i _э

где i _э =+2‰ эквивалентный уклон, оценивающий трудность профиля участка, для которого определяется норма расхода топлива

а - коэффициент, зависящий от категории поезда, скорости движения и вида тяги.

Коэффициент «а» определяется для скорости движения расчётного поезда на эквивалентном уклоне v _Э =54 км/час. Согласно предустановленным значениям коэффициента а = f (v _Э), в данном случае а≈0,456

Значения коэффициента а = f (v _Э)

Таблица     

 

Поезда	Значения коэффициента а при V э, км/ x
	30	40	50	60	70	80	90	100	110	120
Грузовые с тепловозами всех серий	0,57	0,523	0,479	0,433	0,389	0,343	0,298	0,255

 

К _i =1+0,456·2= 1,912

Скорость движения поезда на эквивалентном уклоне v _э определяется аналогично скорости v ₀.

Результаты расчёта W _Э на эквивалентном уклоне сведем в таблице

 

k_x=0,085 (при i_э=+2‰)

Δn_t=3,5 кг/10⁴ т·км·бр

Часовой расход топлива на холостом ходу g_x=63 кг/ч (для тепловоза 3М62)

Относительный часовой расход топлива на холостом ходу:

где v_Э - скорость на эквивалентном уклоне, км/ч.

Относительный расход топлива на стоянках для приближённых расчётов можно принять Δn_с = 1,5 кг/10⁴ т·км·бр.

Определим возможный пробег тепловоза между снабжением топливом из выражения:

 

где 0,9 - коэффициент, учитывающий 10% резервный запас топлива в топливных баках;

G _б = 3500·3 кг, ёмкость топливных баков тепловоза 3М62.

На тяговую характеристику тепловоза 3М62 нанесем зависимости

W ₀ = f (v) и W _э = f (v) в масштабе, что и для зависимости F_K = f(v)

Точки пересечения зависимостей W ₀ = f (v) и W _э = f (v) определяют на оси скоростей соответственно значения v ₀ и v _э, которые равны v ₀ =98 км/ч и v _э =66 км/ч.

Эти значения v ₀ и v _э используем в дальнейших расчётах. Часовой расход топлива тепловозом определяем из выражения:

B_r = g_e · N_e =0,238·1470·3 = 1049,58 кг/ч

Тогда исходная норма расхода топлива будет составлять:

Используя полученные ранее величины, по формуле

n = 24,34+1,912·1·1·1+2,16+0,085·3,15+1,5 = 30,17 кг/10⁴ т·км·бр

Пробег L _Т между наборами топлива тепловоза серии ЗМ62 с составом массой g = 4400 m при ёмкости топливных баков G _б =3500·3 = 10500 кг и эквивалентном уклоне i _э = +2 ‰ составит:

 

Список используемой литературы.

1. Кузьмич В.Д., Руднев B.C., Просвиров Ю.Е. Локомотивы. Общий курс: Учебник для вузов ж.-д. транспорта - М.: ФГОУ "УМЦ по образованию на ж.д. транспорте", 2011. - 582с.

2. Тепловозы. Назначение и устройство: Учебник для образовательных учреждений ж.д. транспорта/ Под редакцией О.Г. Куприенко. - М.: Маршрут, 2006, 280с.

3. Хушит Л.И. Общий курс железных дорог. - М.: Маршрут, 2005, 256с

4. Большая энциклопедия транспорта: В 8 т. Т.4. Железнодорожный транспорт / Гл. ред. Н.С. Конарев. - М.: Большая Российская энциклопедия, 2003. - 1039 с.