Основы научных исследований: Учебное пособие, страница 39

f=(w₀ +i_p )(1+p)                                                         (2.5)

Полученные выражения позволяют

а) определить вес состава для заданного локомотива на заданном профиле

или                                                                  (2.6)

б) определить требуемую силу тяги для заданного веса со става

F_kp =fQ                                                                       (2.7)

В этих случаях должна быть известна величина р

Введем в выражения (2.4) и (2.5) величину коэффициента тяти j — параметра, наилучшим образом характеризующего тяговые возможности локомотива.

Так как   f=F_kp/Q; р = P/Q,a j=F_kp/P_k, то  f=jp.

Тогда, подразумевая, что для большинства современных тепловозов Р = Р_k

 или                                                             (2.8)

                                                           (2.9)

Следовательно,

                                                              (2.10)

Отсюда

                                                         (2.11)

Величина коэффициента тяги достаточно стабильна у сов­ременных локомотивов. У большинства тепловозов j£0,18—0,20 (коэффициент тяги, так же и другие относительные па­раметры, не имеет размерности, если величины, отношением которых он является, измерены в одинаковых единицах. При­веденные значения показывают, что расчетная величина силы ,тяги у тепловозов не превышает 18—20% их силы тяжести (веса). Другие удельные силы имеют значения еще примерно на два порядка меньше: удельные силы основного сопротив­ления имеют значения w₀ =0,0015 — 0,0025; дополнительного сопротивления на расчетном подъеме i_p = 0,005 — 0,011 Поэтому для удобства в практике тяговых расчетов на желез­ных дорогах используют разные единицы измерения сил. На­пример, силы тяги и сопротивления измеряют в Н, а силы тя­жести (вес) — в кН. При этом относительные параметры f,j,w,w₀,i_p  приобретают размерность типа Н/кН, то есть из­меряются числами тысячных долей или в «тысячных», а порядoк их численных значений увеличивается в тысячу раз. При этой условии j£180-200 Н/кН).

Значения j = 0,22 — 0,24 реализованы на отдельных локомотивах, но в серийной практике еще не подтверждались.

Если принять j = 0,2 (j = 200 Н/кН) в качестве практического норматива, что предполагает одинаковое техническое совершшенство сравниваемых тепловозов, можно определить из формулы (2.11) возможный вес состава по весу самого локомотива и характеристике профиля пути

                                                    (2.12)

Здесь w₀ и i_p -в Н/кН, Q и Р — в кН.

Полученные выражения (2.11), (2.12) и другие характеризуют именно тяговые возможности локомотивов, зависящие от иx весовых характеристик и качества сцепления.

Реализация потенциально возможных весов составов зависит от мощности локомотива.

Учитывая, что  =fv_p и N_k = h_пер(1-b)N_e из (2.4)

получим                                      ;                                                                 (2.13)

                                                                 (2.14)

где h=h_пер(1-b) -условный «внутренний» кпд тепловоза

Отсюда

                                                                (2.15)

Учитывая, что из выражения (2.8) следует, что

,                                                                              (2.16)

Уравнение (2.15) можно привести к виду:

                                                                (2.17)

Тогда

;                                                          (2.18)

                                                                     (2.19)

Последняя формула дает возможность определить расчет­ную скорость для тепловоза с определенной .

Условия эксплуатации тепловозов на железных дорогах страны весьма разнообразны.

Эксплуатационная длина сети железных дорог СССР со­ставляет сейчас примерно 144 тыс. км. Из них более 95 тыс. км (66%) работает на тепловозной тяге.

Такое соотношение в принципе сохранится и в дальнейшем, до 2000 г. Электрификация ряда железнодорожных направле­ний, сейчас обслуживаемых тепловозами, в течение предстоя­щих пятилеток будет сопровождаться постройкой новых ли­ний на тепловозной тяге. 1аким образом, на ближнюю и даль­нюю перспективы тепловозы будут работать на 90—95 тыс км железных дорог страны.

По данным исследований ВНИИЖТ все железнодорожные линии СССР могут быть сведены в четыре группы по трудно­сти их продольного профиля, определяемой, в первую очередь, величиной расчетного подъема. Его величина в тысячных име­ет следующие значения по группам: I — 4—7; II — 5—9; III — 7—10 и IV — 9—12 [1]. Большая часть тепловозных линий имеет профиль I (31,5%) и II (45%) типов. 17,5% дли­ны тепловозного полигона относится к III типу и только 6 /0 — к IV типу профиля.

Можно считать, что наиболее характерными для тепловоз­ной тяги являются следующие значения расчетных подъемов: 5% (I тип), 7% (II тип) и 9% (III тип профиля) [1].

Другим важным для наших целей параметром железных дорог является длина приемо-отправочных путей. В СССР при постройке железнодорожных станций применялись и при­меняются три градации L: 850, 1050 и 1250 м. Для тепловоз­ной тяги более характерны два первых значения.

Веса поездов при тепловозной тяге. На основе выражения (2.12) можно для заданных условий эксплуатации получить формулы типа Q=mP, где m = 1/р по выражению (2.10). В табл. 8.3 подсчитаны значения коэффициента т для разных типов профиля для составов из груженых 4- и 8-осных вагонов (расчетная скорость v_p принята равной 25 км/ч).

Таблица 8.3

Значения коэффициента m = 1 /р

Расчетный подъем i, %о	Тип вагонов в составе
	4-осные	8-осные
5	31,5	29,5
7	23,5	22,4
9	18,7	17,95

Данные таблицы показывают, что с увеличением трудно­сти профиля существенно возрастает доля веса локомотива в поезде. Кроме того, они дают возможность решать и обратные задачи: определять необходимый вес (сцепной) тепловоза для заданной весовой нормы.