Определение основного удельного сопротивления движению поезда в функции скорости, страница 2

n_{0 i}  - число осей вагона;

K_p  – расчетное нажатие на тормозную ось вагона (К_р = 7)

å К_р = n ₄ *4*7 + n ₈ *8*7 = 13*4*7 + 20*8*7 = 1484 тс

а) для локомотива ВЛ80^р: u_р = 1484 / (3600 + 192) = 0,39;

б) для локомотива 2ТЭ10Л: u_р = 1484 / (3600 + 260) = 0,38.

Вычисления сведены в таблицу № 2 для локомотива ВЛ80^р  и таблицу № 3 для локомотива 2ТЭ10Л.

5. Определение ограничений скоростей по тормозам в зависимости от величины уклона.

    Необходимо установить зависимость максимально допустимой скорости при движении на спуске различной крутизны при известной тормозной вооруженности поезда и характеристики подвижного состава (диаграмма удельных сил в режиме экстренного торможения).

    Задача решается графоаналитическим методом.

    Торможение поезда должно быть осуществлено в пределах установленного расчетного тормозного пути.

S_т = S_п + S_д , где

S_т – расчетная (нормативная) длина тормозного пути, м;

S_п – путь, который поезд проходит в период подготовки к торможению, м;

S_д – путь действительного торможения.

При  i_р > 6 ⁰/₀₀ « S_т = 1200 м

S_п = 0,278 V₀ t_п, где

V₀ – скорость в момент начала торможения, км/ч;

t_п – время подготовки тормозов к действию, сек

                 i_c

t_п = а – b ¾ , где i_c – уклон, на котором происходит торможение, ⁰/₀₀

                b_т

а и b – эмпирические коэффициенты, зависящие от числа осей в составе (общего числа осей)

Число осей равно: n_о = 4n₄  + 8n₈ = 212 шт.

При 201 £ n_о £ 300 « а = 10; b = 15.

Результаты вычислений заносим в таблицу № 4.

Величину искомой максимальной скорости, при известном i_c, определяем графически при обязательном соблюдении соотношения между масштабами.

          x m²

y =  ¾¾¾ , где

            к

у – масштаб пути;

x - ускорение поезда, км/ч² под действием силы в кгс/т;

x = 120 км/ч² (для всех);

m – масштаб скорости;

к – масштаб удельных сил (и такой же масштаб уклонов).

При решении тормозной задачи используем масштаб (рисунок № 3):

у : 1 км – 120 мм;

m : 1км/ч – 1 мм;

к : 1 кгс/т – 1 мм.

6. Построение кривой скорости.

6.1. Спрямление и проведение уклонов в профиле.

Суть спрямления продольного профиля для производства тяговых расчетов заключается в объединении смежных элементов продольного профиля, которые имеют близкие по значению уклоны одного знака и замена кривых в плане фиктивными, эквивалентными в пределах спрямленных элементов.

Уклон объединенного элемента продольного профиля в ⁰/₀₀:

                å i_j  S_j

i _спр  =  ¾¾¾¾¾ 

                   S_c

i_j и S_j - Соответственно уклон в ⁰/₀₀ и длина в м  j – ого элемента профиля, входящего в объединенный элемент.

Проверка возможности спрямления для каждого действительного элемента продольного профиля производится по формуле:

       2000        2000

Sj = ¾¾  =  ¾¾¾ , где

        D i          i_j - i_спр

D i – абсолютная разность между уклоном спрямления и j – тым.

Дополнительное сопротивление от кривых в ⁰/₀₀ в плане  (эквивалентный уклон)

         12,2 å aj

j_э(к) = ¾¾¾¾

             S_c

 

å aj – сумма всех углов поворота, которые попадают на данный элемент.

Приведенные уклоны

i_n = ± i_спр + i_э

Результаты сводим в таблицу  № 5.

6.2. Определение ограничений скоростей.

а) по стрелочным переводам: 40км./ч.

                L_ст        l_п                  1450            l_п

 l_огран  = (¾¾ + ¾¾) = (¾¾¾ + ¾¾¾)

                 2           2              2              2

б) по спускам (из графика торможения)

                                                      l_п

l_огран – по всей длине спуска + ¾¾   в каждую сторону.

                                                      2

в) по кривым.

V_мах = 4,6 Ö R

                                            l

По всей длине кривой + ¾ в каждую сторону.

                                           2

Масштаб (2 группа масштабов)

к : 1км./ч – 6км

m : 1км/ч – 1мм.

у :  1км.  – 20мм.

7. Энергетические расчеты.

7.1. Построение кривой тока электровоза.

    На участках движения поезда в режиме тяги кривая тока I (S) строится на основе кривой скорости V (S) и токовой характеристики электровоза I (V). Для электровозов переменного тока используются характеристики активного тока I_da.

    На участках частичного использования тяги величина тока определяется по формуле:

           F_кч V

I_da » ¾¾¾¾, где

            8000

F_кч – сила тяги локомотива при частичном ее использовании, кгс;

V – скорость движения поезда с частичным использованием тяги, км/ч.

Ограниченная сила тяги определяется по формуле:

F_кч = (P + Q)(w₀ ± i_c(o)), где

w₀ – основное удельное сопротивление поезда, соответствующее скорости движения с частичным использованием тяги, кгс/т;

i_c(o) – спрямленный уклон на участке движения с частичным использованием тяги.

    На участке движения в режимах холостого хода и частичного торможения ток электровозом не потребляется.

7.2. Определение расхода электрической энергии.

    Расход электрической энергии электровозом, кВт ч, на движение по участку пути определяется на основе зависимостей I (S) и t (S) суммированием расходов электроэнергии по отдельным элементам времени по формуле:

          U_э å (I_ср · Dt)

А =  ¾¾¾¾¾¾¾¾, где

               60*1000

U_э – напряжение на токоприемнике (при переменном токе – 25000В);

Dt – интервал времени, мин;

I_ср – средний ток электровоза за время Dt, А.

Удельный расход электроэнергии, Вт ч/(т км), определяется по формуле:

            åА * 1000

а =  ¾¾¾¾¾¾¾, где

              (P + Q) l

l – длена участка пути, км

åА = А – А_рек, где А_рек – количество рекуперируемой электроэнергии, кВт ч (у нас в расчетах принимается равной нулю).

7.3. Определение расхода топлива тепловоза.

Расход топлива за время движения поезда по участку пути, кг, определяется по формуле

Е=S (G Dt),

 где D t - время работы дизеля, в пределах которого скорость движения поезда принята постоянной, мин;

G – расход топлива, соответствующей средней скорости движения поезда в интервале времени Dt при используемой позиции контролера, кг/мин.

Расходы топлива G принимаются по диаграммам.

Удельный расход топлива определяется на 10 тыс т  км перевозочной работы брутто, кг/10⁴ т  км по формуле:

Е

е = ¾¾¾¾¾ · 10^-4

(Р + Q) · l

8. Определение механической работы силы тяги локомотива.

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

                                           s₂

                                   R_м = ∫ F_{k •} ds

                                           s₁

Так как определенный интеграл есть площадь, ограниченная функцией F_k (S) в интервале от S₁  до S₂ , то для определения R_м необходимо построить кривую F_k (S) и подсчитать площадь W, заключенную между этой кривой и осью пути (абсцисс).

Эта площадь с учетом выбранного масштаба и будет представлять

собой механическую работу силы тяги локомотива, т км

R_м = r_м · W

Где W - площадь, ограниченная кривой F_k (S) и осью абсцисс, см ²;

r_М- цена единицы площади, т км/см²;

  100

r_{м  = ---------,}

  у · n

где у – масштаб 1 км пути, мм;

n – масштаб 1000 кгс силы тяги, мм.

9. Определение механической работы сил сопротивления.

Механическая работа сил сопротивлений, т · км, определяется через механическую работу силы тяги локомотива по формуле:

R_c = R_м – (P+Q)(H_k – H_H) • 10^-3

(в том случае, если работа сопротивлений подсчитывается на участке пути,  ограниченном раздельными пунктами, т.е. V_H=V_k=0),

где H_{k -} H_H- разность конечной и начальной проектных отметок рассматриваемого участка пути, м (подсчитывается по действительным уклонам и может быть как положительной, так и отрицательной величиной).