Анализ профиля пути и выбор расчетного подъема. Профиль пути. Расчетное значение силы тяги локомотива

Задание на курсовую работу

Серия локомотива	2ТЭ10Л
Состав поезда в % по массе:
8-осных вагонов	15
6-осных вагонов	2
4-осных вагонов	83
Масса вагона брутто, т:
8-осного	164
6-осного	128
4-осного	86
Тормозных осей в составе, %	98
Длина приемо-отправочных путей, ℓпоп, м	1250
Тормозные колодки	чугунные
Расчетные нормативы локомотива:
Расчетная сила тяги Fкр, Н	496400
Расчетная скорость uр, км/ч	23,5
Расчетная масса Р, т	260
Конструкционная скорость uконстр, км/ч	100
Сила тяги при трогании с места Fк тр, Н	750000
Длина локомотива ℓл, м	34
Число движущих колесных пар	12
Номер профиля	0
Примечание. 8- и 6-осные вагоны на подшипниках качения; 75% 4-осных вагонов на подшипниках качения; 25% - на подшипниках скольжения.

Профиль пути

Номер  элемента	Крутизна уклона, ‰	Длина элемента, м	Кривые (радиус и длина в м)	Станция участка
1	-2,5	1700		станция А
2	-1,5	2400	R = 650; Sкр = 350
3	-3,5	800
4	0,0	1600
5	12,5	1850
6	3,5	500
7	10,0	6800
8	1,5	1600		станция К
9	0,0	800	R = 1500; Sкр = 600
10	-9,0	1200
11	0,0	1000	R = 1000; Sкр = 500
12	6,0	800	R = 650; Sкр = 450
13	4,5	600
14	0	500
15	-7,0	7375
16	-2,0	1250
17	0	2500
18	2,0	1700	R = 1300; Sкр = 650
19	0,2	1600		станция Е

1 АНАЛИЗ ПРОФИЛЯ ПУТИ И ВЫБОР РАСЧЕТНОГО ПОДЪЕМА

Расчетный подъем – это наиболее трудный для движения в данном направлении элемент профиля пути, на котором достигается расчетная скорость, соответствующая расчетной силе тяге локомотива.

Величину расчетного подъема i_р выбираем в зависимости от типа профиля для каждого перегона и на этой основе – для всего заданного участка.

Анализируя заданный профиль пути видно, что наряду с подъемом большой протяженностью имеется подъем с большей крутизны, но небольшой длинной (i = 12,5 ‰, s = 1850 м), условия подхода к которому таковы, что возможно прохождение его за счет использования кинетической энергии без снижения скорости движения поезда ниже расчетной скорости локомотива. За расчетный же принимаем подъем меньшей крутизны, но большей длины (i = 10 ‰, s = 6800 м).

И так за расчетный подъем выбираем элемент № 7.

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ ПОЕЗДА

Масса состава определяется по формуле

                                           (1)

где F_кр – расчетное значение силы тяги локомотива;

Р – расчетная масса локомотива;

g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с²;

 основное удельное сопротивление движению локомотива, определяется по формуле

                                         (2)

основное удельное сопротивление движению составу, определяется по формуле:

для четырехосных вагонов на подшипниках скольжения

                               (3)

для четырехосных вагонов на подшипниках качения

                                (4)

для шестиосных вагонов

                               (5)

для восьмиосных вагонов

                               (6)

здесь q_o(4),q_о(6), q_o(8) – соответственно средняя для состава масса, приходящаяся на  ось колесной пары груженного 4-хосного, 6-иосного и

8-иосного вагонов, q_o(4) = 86/4 = 21,5 т/ось, q_о(6) = 128/6 =

21,3 т/ось,  q_o(8) = 164/8 = 20,5 т/ось.

При определяем удельное сопротивление движению:

локомотива  -

для вагонов а) четырехосных на подшипниках скольжения

б) четырехосных на подшипниках качения

в) шестиосных

г) восьмиосных 

г) средневзвешенное по формуле

                  (7)

где a,b,g – соответственно доли 4-,6- и 8-осных вагонов в составе по массе;

d,e  – соответственно доли 4-оснвых вагонов с подшипниками качения и  подшипниками скольжения.

Тогда масса состава будет

Принимаем Q = 4250 т.

3 ПРОВЕРКА МАССЫ СОСТАВА НА ПРОХОЖДЕНИЕ СКОРОСТНОГО

ПОДЪЁМА ЗА СЧЕТ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Аналитическая проверка выполняется по формуле

                                            (8)

где s_пр – длина проверяемого элемента пути с подъемом большей крутизны, чем у расчетного подъема, 1850 м;

начальная и конечная скорости интервала, км/ч; принимаем

s – путь, проходимый поездом за время изменения скорости от  до

, м.

Удельную силу тяги  и удельное сопротивление  в пределах выбранного интервала изменения скоростей принимаем равным их значениям при средней скорости рассматриваемого интервала:

    Эти удельные силы вычисляем по формулам

 

(9)

где i_пр – проверяемый подъем, 12,5 ‰.

Значения силы тяги локомотива F_{к ср} для средней скорости u_ср определяем по тяговой характеристики [приложение 2, 1]. Для той же скорости определяем основное удельное сопротивление  локомотива и основное удельное сопротивление состава по формулам (2-7).

Для удобства результаты расчетов сведем в таблицу 1.

Таблица 1 – результаты проверки массы состава на прохождение скоростного подъема за счет кинетической энергии

uср	Fк cр									s
км/ч	Н	Н/кН								м
51,8	241000	2,71	1,6	1,38	1,435	1,63	1,36	1,43	14	2836

Так как s = 2836 м, то делаем вывод, что при рассчитанной массе состава Q = 4250 т поезд надежно преодолевает проверяемый подъем, крутизны больше расчетного, с учетом использования накопленной к началу элемента кинетической энергии.

4  ПРОВЕРКА МАССЫ ПОЕЗДА НА ТРОГАНИЕ С МЕСТА

Массу состава проверяем по условию трогания поезда на остановочных пунктах по формуле

                                     (10)

где F_ктр – сила тяги локомотива при трогании с места;

i_тр – крутизна наиболее трудного элемента на разделенных пунктах заданного участка, принимаем  i_тр = 1,5 ‰;

 – удельное сопротивление поезда при трогании с места, определяется по формуле

       (11)

где w_трi – удельное сопротивление состава при трогании с места для подвижного состава определяется по формуле на подшипниках качения

                                                  (12)

на подшипниках скольжения

                                                    (13)

Подставляя формулу (12-13) в (11) и подставляя численные значения, получаем

     Тогда подставляя численные значения в (10), получаем

Q_тр>Q = 22768 т, следовательно обеспечено трогание поезда с места на остановочном пункте.

5 ПРОВЕРКА  МАССЫ  СОСТАВА ПО ДЛИНЕ ПРИЕМО-ОТПРАВОЧНЫХ

ПУТЕЙ

Длина поезда не должна превышать полезной длине приемо-отправочных путей станции. Длину поезда определим из выражения

                                                       (14)

где ℓ_с – длина состава, равная  , м;

ℓ_i – длина вагона i – й группы однотипных , ℓ₄ = 15 м, ℓ₆ = 17 м,

ℓ₈ = 20 м;

n_i – количество однотипных вагонов, определяется по формуле

n₄ = 0,83×4250/86 = 41 ваг.,

n₆ = 0,02×4250/128 = 0,68 ваг.,

 n₈ = 0,15×4250/164 = 3,68 ваг.;

принимаем n₄ = 41 ваг., n₆ = 1 ваг.,  n₈ = 4 ваг.

ℓ_л – длина локомотива, ℓ_л = 34 м.

Подставляя численные значения, получаем

ℓ_п = 41×15 +1×17 + 4×20 + 34 + 10 = 756 м.

Так как  длина поезда не превышает длину приемо-отправочных путей станции, то массу состава уменьшать не надо.

6 СПРЯМЛЕНИЕ ПРОФИЛЯ ПУТИ

Спрямляем только близкие по крутизне элементы профиля одного знака.

Уклон спрямленного участка определяется по формуле

                                      (15)

где i, s – уклон в ‰ и длина в метрах каждого из элемента профиля, входящих в спрямляемый участок.

Проверку возможности спрямления производим для каждого элемента действительного профиля, входящего в спрямляемый участок, по формуле

                                                    (16)

где s_i – длина i – го элемента профиля пути спрямленного участка, м;

Di – абсолютная разность между i_c^'  и действительным уклоном