Определение основного удельного сопротивления движению поезда в функции скорости

1. Определение основного удельного сопротивления движению поезда в функции скорости.

1.1. Определение основного удельного сопротивления движения поезда.

Удельные силы – это силы, отнесенные к единице мощности.

Основное удельное сопротивление движению груженых грузовых вагонов, кгс/т, определяется по формуле

                     a + bV + cV²

w₀^''_i = 0,7 + ¾¾¾¾¾¾ , где

                          q_{0 i}  

a, b, c – эмпирические коэффициенты:

для четырехосных вагонов

 а = 3

b = 0,1

с = 0,0025

для восьмиосных вагонов

а = 6

b = 0,038

с = 0,0021;

q_{0 i} – средняя нагрузка на ось вагона

               q_{бр i}

q_{0 i} =  ¾¾¾¾ , где

               n_{0 i}

n_{0 i} – количество осей;

q_{бр i} – масса брутто вагона

q_{бр i} = q_{т i} + aq_вi , где q_{т i} – масса тары вагона; q_вi – грузоподъемность вагона; a - коэффициент полнонагруженности

q_{бр 4} = q_{т 4} + aq_в4 = 23 +0,8*60 = 71 т

q_{бр 8} = q_{т 8} + aq_в8 = 42 + 0,75*124 = 135 т

              q_{бр 4}           71

q_{0 4} =  ¾¾¾  =  ¾¾¾  = 17,7 т/ось

               n_{0 4}             4

              q_{бр 4}           135

q_{0 4} =  ¾¾¾  =  ¾¾¾  = 16,9 т/ось

               n_{0 4}             8

1.2. Определение средневзвешенного удельного сопротивления движения состава.

Основное средневзвешенное удельное сопротивление определяется по формуле

w₀^'' = w₀^''₄b₄ + w₀^''₈b₈, где b₄, b₈ – соотношение вагонов в составе по весу

            g_i q_{бр i}

b_i =  ¾¾¾¾ , где

          å(g_i q_{бр i})

g_i – соотношение вагонов в составе по количеству (в задании)

                   g₄ q_{бр 4}                      40*71

b₄ =  ¾¾¾¾¾¾¾  =  ¾¾¾¾¾¾¾¾  = 0,259

          g₄ q_{бр 4} + g₈ q_{бр 8}         40*71 + 60*135

                 g₈ q_{бр 8}                        60*135

b₈ =  ¾¾¾¾¾¾¾  =  ¾¾¾¾¾¾¾¾  = 0,741

          g₄ q_{бр 4} + g₈ q_{бр 8}         40*71 + 60*135

Проверка:  b₄ + b₈ = 1 « 0,259 + 0,741 = 1 (верно)

1.3. Основное удельное сопротивление движению локомотива по звеньевому пути.

а) в режиме тяги

w₀^' = 1,9 + 0,01V + 0,0003V²

б) в режиме холостого хода

w₀^'_х = 2,4 + 0,011V + 0,00035V²

1.4. Определение основного удельного сопротивление всего состава.

а) в режиме тяги

            w₀^' P + w₀^'' Q   

w₀ = ¾¾¾¾¾¾¾ , где

                 P + Q

Р – масса локомотива; Q – масса состава (груженых вагонов)

б) в режиме холостого хода

             w₀^'_х P + w₀^'' Q   

w_0х = ¾¾¾¾¾¾¾

                 P + Q

Все вычисления заносим в таблицу № 1. Зависимость основного удельного сопротивления движению вагонов, локомотива и поезда от V изображены на рисунке № 2.

2. Построение для заданных локомотивов графиков ограниченной силы тяги.

См. Рисунок № 1: Тяговые характеристики электровоза ВЛ80^р и тепловоза 2ТЭ10Л, где F_к – касательная сила тяги локомотива

3. Определение веса состава, длины поезда и количества вагонов в составах. Проверка веса поездов по заданной длине приемоотправочных путей и троганию с места.

3.1. Определение расчетной массы поезда.

           F_кр – Р(w₀^' + i_р)

Q_p =  ¾¾¾¾¾¾¾ , где

                 w₀^'' + i_p

i_p – руководящий уклон (в задании), ⁰/₀₀; F_кр – расчетная сила тяги, кгс

Для локомотива ВЛ80^р: Р = 192 т; F_кр = 51200 кгс; w₀^' и w₀^{' '} из таблицы № 1 при V = 43 км/ч:

                  F_кр – Р(w₀^' + i_р)        51200 – 192(2,9 + 12)

Q_p =  ¾¾¾¾¾¾¾  =  ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾  =  3600 т

                 w₀^'' + i_p                         1,39 + 12

Для локомотива 2ТЭ10Л: Р = 260 т; F_кр = 50600 кгс; w₀^' и w₀^{' '} из таблицы № 1 при V = 23 км/ч:

                  F_кр – Р(w₀^' + i_р)        50600 – 260(2,3 + 12)

Q_p =  ¾¾¾¾¾¾¾  =  ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾  =  3550 т

                 w₀^'' + i_p                         1,1 + 12

3.2. Определение количества вагонов в составе.

         b_i Q_p

n_i = ¾¾¾

         q_{бр i}

а) для локомотива ВЛ80^р:

          b₄ Q_p        0,259*3600 

n₄ =  ¾¾¾  =  ¾¾¾¾¾  =  13,1 » 13

          q_{бр 4}               71

          b₈ Q_p        0,741*3600 

n₈ =  ¾¾¾  =  ¾¾¾¾¾  =  19,8 » 20

          q_{бр 8}               135

б) для локомотива 2ТЭ10Л:

          b₄ Q_p        0,259*3550 

n₄ =  ¾¾¾  =  ¾¾¾¾¾  =  12,95 » 13

          q_{бр 4}               71

          b₈ Q_p        0,741*3550 

n₈ =  ¾¾¾  =  ¾¾¾¾¾  =  19,5 » 20

          q_{бр 8}               135

Проверка (для обоих локомотивов)

Q = n₄ q_{бр 4} + n₈ q_{бр 8} = 13*71 + 20*135 = 3623 » 3600 т

Q ± 50 т = Q_р

Принимаем для обоих локомотивов массу состава Q = 3600 т

3.3. Определение длины поезда.

l_п = n₄ l₄ + n₈ l₈ + l_л , где l₄ и l₈ – длины соответственно четырех- и восьмиосных вагонов (в задании); l_л – длина локомотива

а) для локомотива ВЛ80^р:

l_п = 13*14 + 20*20 + 33 = 615 м;

б) для локомотива 2ТЭ10Л:

l_п = 13*14 + 20*20 + 34 = 616 м;

Проверка по длине приемоотправочных путей (l_по = 1050 м):

l_по ³ ( l_п + 50 м ) «

а) для локомотива ВЛ80^р: 1050 м > 665 м (верно)

б) для локомотива 2ТЭ10Л: 1050 м > 666 м (верно)

3.4. Проверка массы состава по троганию с места.

               F_{к тр}

Q_тр =  ¾¾¾¾  - Р, где

            w_тр + i_тр

i_тр – уклон при трогании с места, равный руководящему (i_тр = i_тр);

F_{к тр} – касательная сила тяги при трогании с места;

w_тр – удельное сопротивление при трогании с места

                 28

w_{тр i} =  ¾¾¾¾  - удельное сопротивление при трогании с места для

             (q_{0 i} + 7)      i-той категории вагонов на подшипниках качения

w_тр = å b_i w_{тр i}

                  28                    28  

w_{тр 4} =  ¾¾¾¾  =  ¾¾¾¾¾  = 1,13 кгс/т

             (q_{0 4} + 7)         (17,7 + 7)

                  28                    28  

w_{тр 8} =  ¾¾¾¾  =  ¾¾¾¾¾  = 1,18 кгс/т

             (q_{0 8} + 7)         (16,8 + 7)

w_тр = b₄ w_{тр 4} + b₈ w_{тр 8} = 0,259*1,13 + 0,741*1,18 = 1,17 кгс/т

а) для локомотива ВЛ80^р:

               F_{к тр}                       69080

Q_тр =  ¾¾¾¾  - Р  =  ¾¾¾¾¾  - 192 = 5050 т;

            w_тр + i_тр                1,17 + 12

б) для локомотива 2ТЭ10Л:

               F_{к тр}                      76500

Q_тр =  ¾¾¾¾  - Р  =  ¾¾¾¾¾  - 260 = 5550 т

            w_тр + i_тр                1,1 + 12

Проверка: Q_тр ³ Q

а) для локомотива ВЛ80^р: 5050 т > 3600 т (верно);

б) для локомотива 2ТЭ10Л: 5550 т > 3550 т (верно).

По условиям определения количества вагонов в составе принимаем массу состава Q = 3600 т.

4. Построение графиков удельных равнодействующих сил для основных режимов движения поезда при заданном руководящем уклоне.

r – удельная равнодействующая сил.

а) режим тяги

f_к – сила тяги;

w₀ - основное удельное сопротивление (против движения).

                    ( F_к – ( w'₀ Р + w''₀ Q))

r = f_к - w₀ =  ¾¾¾¾¾¾¾¾¾

                                           ( P + Q ) 

б) режим холостого хода.

r = - w_0х = - ( w'_0х  P + w''₀ Q ) / ( Р + Q )

w_0х  - основное удельное сопротивление холостого хода.

в) режим торможения.

                                   (n 10³  j_кр  u_р  + ( w'_0х  P +w''₀  Q ))

r = - (n b_т  + w_0х) =  -  ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

                                                        ( P +Q )

n - коэффициент использования   тормозной силы

(n = 1 – экстренное торможение; n = 0,5 – служебное торможение);

b_т – тормозная удельная сила поезда;

w_0х  - основное удельное сопротивление;

b_т = 10³ j_кр u_р, где

j_кр – расчетный коэффициент трения тормозных колодок о колесо

         0,27 (V + 100)

j_кр = ¾¾¾¾¾¾ - для чугунных тормозных колодок;

           (5V +100)

u_р – расчетный тормозной коэффициент

u_р = å К_р / ( Q + P ), где

å K_p – суммарное расчетное нажатие на тормозные оси состава [тс]

å К_р = å ( n_{т i}  n_{0 i}  K_p ), где

n_{т i} – количество тормозных вагонов данного типа [ шт ] (n_{т i} = n _i);