Тяговый расчет поезда во главе с локомотивом 2ТЭ121 (длинна максимального подъёма – 5500 м с уклоном 7 ‰)

ВВЕДЕНИЕ

«Подвижной состав и тяга поездов» есть научная дисциплина, способствующая разрешению таких важнейших вопросов, как выбор типа локомотива и его основных параметров, расчёт веса состава, времени хода поезда по перегонам и оптимальных режимов вождения поездов; расчёт тормозов; определения расхода топлива, электроэнергии; обоснование требований к вагонному и путевому хозяйству с точки зрения уменьшения сопротивления движению. Это далеко неполный перечень вопросов, комплекс которых и составляет содержание курса теории тяги поездов и его прикладной части – тяговых расчётов.

Решение всех этих вопросов в свою очередь служит основанием для составления графиков движения поездов и оборота локомотивов; определения пропускной и провозной способности; расчётов по размещению остановочных пунктов, тяговых подстанций, складов топлива, пунктов экипировки; размещению локомотивного парка и т.д.

Можно утверждать, что в течение всего времени деятельности железных дорог, начиная с момента их изыскания и проектирования, курс «Тяга поездов» играет не менее важную роль, чем, например, расч1ты прочности пи создании инженерных сооружений и различных машин, используемых на железнодорожном транспорте. По этой причине курс «Тяга поездов», является одним из основных разделов транспортной науки, входит в учебные планы железнодорожных вузов почти  всех специальностей.

1      Анализ профиля пути и выбор величины расчетного подъема

Для определения расчётного подъёма выбираем из профиля элемент с наибольшей крутизной подъёма - 7‰ и наибольшей длиной – 5500м, достаточный для достижения поездом равномерной скорости, который и следует принимать за расчетный. Так как на элементе имеется кривая, то расчётный подъём определяем по формуле

 (1) ,

где i – уклон расчётного подъёма;

wr – дополнительное удельное сопротивление подвижного состава при                      движении по кривой, определяемое по формуле

[1, п. 1.2.7(42)],

где R – радиус кривой.

‰.

2    Расчет массы состава

Для выбранного расчетного подъема масса состава  вычисляется по формуле

 (2),

где Fкр – расчётное значение силы тяги локомотива, Н /кг;

P – расчётная масса локомотива, т;

 - основное удельное сопротивление движению локомотива, Н/т;

 - основное удельное сопротивление движению состава, Н/т;

 - расчётный подъём.

Характеристика локомотива 2ТЭ121[2, с146,Таб.4.2]:

Расчетная сила тяги                        F_кр=600000 Н

Расчетная скорость                         v_р=26,9 км/ч

Расчетная масса локомотива          P=300т

Основное удельное сопротивление движению  для локомотива определяется по формуле[1,п. 1.2.3,(13)]

 (3)

;

для вагонов на роликовых подшипниках

четырёхосных (q04=66/4=16,5т/ось)

 (4)

шестиосных (q06=122/6=20,33т/ось)

 (5)

восьмиосных (q08=160/8=20т/ось)

 (6)

где q₀₄, q₀₆, q₀₈ – осевая нагрузка, соответственно для 4-, 6- и 8-осных вагонов, т.

средневзвешенное

(7),

где α, β, γ–соответственно доли 4-,6- и 8-осных вагонов в составе.

Принимаем Q=6350т.

3      Проверка массы состава на прохождение подъемов большей крутизны с учетом кинетической энергии

Наибольший по крутизне подъём - это 6 элемент профиля (S=2000м, i=9‰,).

Чтобы убедиться в том, что с данным составом тепловоз 2ТЭ121 преодолеет наибольший по крутизне подъём заданного профиля, произведём расчёт, как изменяется скорость по мере движения поезда на этом подъёме. Вычисления проведём в соответствии с выражением

; (8)

Предположим, что поезд вступил на рассматриваемый подъём со скоростью v=90км/ч. Чтобы рассчитать расстояние, которое поезд пройдёт при понижении скорости от 90 км/ч до 80км/ч, необходимо определить значение удельной замедляющей силы rср  для средней на рассматриваемом интервале скорости v=85км/ч

, (9)

Из тяговой характеристики тепловоза 2ТЭ121[2,с.261,Рис. П3.7] для скорости v = 85 км/ч значение касательной силы тяги F_к = 96000 Н.

Основное удельное сопротивление движению тепловоза

Основное удельное сопротивление движению груженых четырехосных вагонов на  роликовых подшипниках  при осевой нагрузке q04=66/4=16,5т/ось

;

шестиосных при осевой нагрузке q06=122/6=20,33т/ось

;

восьмиосных при осевой нагрузке q08=160/8=20т/ось

;

средневзвешенное

.

Удельная замедляющая сила

.

Расстояние, которое прошёл поезд при изменении скорости движения от 90км/ч до 80км/ч

.

Аналогично рассчитываем расстояния, понижая скорость, до тех пор, пока сумма рассчитанных расстояний не станет больше длины выбранного подъёма.

Найдём значение удельной замедляющей силы rср, при понижении скорости от 80км/ч до 70км/ч для средней на рассматриваемом интервале скорости v=75км/ч.

 Из тяговой характеристики тепловоза 2ТЭ121[2,с.261,Рис. П3.7] для скорости v = 75 км/ч значение касательной силы тяги F_к = 109050Н.