Расчет сил действующие на поезд

Силы действующие на поезд.

В тяговых расчетах изучают характер и режим движения поезда под действием приложенных к нему внешних сил, кгс;

-  силы тяги локомотива (F)

-  силы сопротивления движению поезда (W)

-  силы торможения (B)

В большинстве случаев в расчетах пользуются значением удельных сил, кгс/т, т.е. отнесенных к единице массы поезда: f, w, b.

При выполнении расчетов могут быть приняты различные модели поезда и которая расположена в середине поезда. Такого упрощенного представления в большинстве случаев вполне достаточно для решения практических задач, возникающих в практике проектирования железных дорог, в частности, определения: массы состава (Q), скорости движения в зависимостти от характеристики пути (V(S)), времени хода поезда (t(S)), расхода электрической энергии (А) или дизельного топлива (Е), механической работы силы тяги локомотива (R_м), работы сил сопротивления движению (R_c) и др.

Расчет удельных сил сопротивления движению поезда.

Определение основного удельного сопротивления вагонов при движении по звеньевому пути  

         

где q₀₍₄₎ = 18,35 т и q₀₍₈₎  = 20,80 т. (см. ранее) – осевые нагрузки.

       V- скорость, км/ч.

Основное удельное сопротивление движению локомотива.

В режиме тяги                                

В режиме холостого хода            

Вычисления произведем для скоростей V  от 10 до 100 км/ч (через 10 км/ч) и для V = 43.5 км/ч.

Основное средневзвешенное удельное сопротивление движению состава.

  , где

b₄  - доля по массе 4х осных вагонов = 0.74

b₈  - доля по массе 8х осных вагонов = 0.26

И тогда основное средневзвешенное удельное сопротивление движению поезда, кгс/т

где Q – масса состава брутто, т;

Масса состава поезда

Масса состава, т, определяется из условия равномерного движения поезда по руководящему уклону с минимальной расчетной скоростью по формуле

F_kp – сила тяги локомотива при расчетной скорости, кгс.

P – масса локомотива, кгс.

i_p  - руководящий уклон линии i_p = 15%_o

w ₀’  - основное удельное сопротивление локомотива в режиме тяги при расчетной скорости.

w ₀” - - основное удельное сопротивление состава при расчетной скорости.

   Для 2М62 : Q = 2238,5 т.

   Для ВЛ80 : Q = 2930 т.

P – масса локомотива, т.

Результаты расчетов по определению основного удельного сопротивлению движению поезда представлены в таблице.

V км/ч	W0"	W0'	W0'x	W0		W0x
				2М62	ВЛ80	2М62	ВЛ81
10	0,9501	2,03	2,545	1,0539	1,0165	1,1034	1,0482
20	1,0318	2,22	2,76	1,1460	1,1049	1,1979	1,1381
30	1,1385	2,47	3,045	1,2665	1,2204	1,3217	1,2557
40	1,2702	2,78	3,4	1,4153	1,3631	1,4749	1,4012
43,5	1,3221	2,90	3,5408	1,4740	1,4193	1,5353	1,4585
50	1,4268	3,15	3,825	1,5924	1,5328	1,6573	1,5743
60	1,6084	3,58	4,32	1,7979	1,7297	1,8690	1,7752
70	1,815	4,07	4,885	2,0317	1,9537	2,1100	2,0038
80	2,0466	4,62	5,52	2,2939	2,2049	2,3804	2,2602
90	2,3032	5,23	6,225	2,5845	2,4832	2,6801	2,5444
100	2,5848	5,90	7	2,9034	2,7887	3,0091	2,8563
110	2,929	6,63	7,85	3,2847	3,1566	3,4019	3,2316

На основании расчетов

 Построение тяговой характеристики локомотивов и определение массы состава по силе тяга.

Зависимость силы тяги локомотива от скорости движения поезда называется тяговой характеристикой. Тяговые характеристики приведены в Правилах тяговых расчетов. При производстве тяговых расчетов для заданных локомотивов необходимо построить расчетную кривую F_к(V) c учетом ограничения силы тяги по сцеплению колес с рельсами.

Общая масса состава называется массой брутто Q, а масса груза в вагонах – массой нетто Q_н, т.

где q_гр(i) – грузоподъемность вагона i – го типа, т.

­­­­a_гр(i) – коэффициент использования грузоподъемности вагона i – ого типа = 0.71.

n_i – количество вагонов i – ого типа.

 - количество вагонов.

Для локомотива 2М62:

 n₄ = 22.7 шт. Примем n₄ =23 шт. n₈ = 3.22 шт. Примем n₈ = 3 шт.

Для локомотива ВЛ80:

 n₄ = 29,9 шт. Примем n₄ =30 шт. n₈ = 4,6 шт. Примем n₈ = 4 шт.

Тогда Для 2М62: Q_н = 1579.4 т.

Для ВЛ80: Q_н = 2188,5т.

Общая длина поезда, м, может быть определена из выражения

l_n = l_{состава}  + l_{локоматива};

 l_{состава} = l₄ n₄ + l₈ n_{8   ,} где

 l_i  - длина вагона i –ого типа, м.

 l₄ = 14 м, l₈ = 20 м.

 Для 2М62: l_п = 418 м.

 Для ВЛ80: l_п = 553 м.

Проверка при трогании с места :

 

Примем i_тр   = 12 %_o ( максимально допустимый уклон линии на станции или раздельном пункте );

F_тр – сила тяги локомотива при трогании с места, кгс.

Для 2М62: F_т = 71400 кгс.

Для ВЛ80: F_т = 69000 кгс.

,

где   q₀ = b₄ q₀₍₄₎ + b₈ q₀₍₈₎

q₀ =19.2 т.

w_тр = 1.067

Для 2М62: 5492,3 т

Для ВЛ80: 5280,5 т.

Окончательно получаем состав из 3 восьмиосных и 23 четырехосных вагонов для локомотива 2М62 и 5 восьмиосных и 30 четырехосных вагонов для локомотива ВЛ80.

Согласно полученной длине поезда и СНиПу принимаем длину приемо-отправочных путей l_по =850 м.

Проверка: Q _по= q_п (l_по –50)

где q_п =Q/l_п – погонная нагрузка поезда.

Для 2М62:  q_п = 5.23 т/м.

Для ВЛ80: q_п = 5,31т/м.

Для 2М62: Q _по = 4184.1 т > Q = 2238,5 т.

Для ВЛ80: Q _по = 4245,9 т > Q = 2935 т. -> длина приемо-отправочных путей достаточна.

 На ж/д наиболее распространены механические и электрические способы торможения.

Основным является механическое торможение, которое может осуществлятся при любом виде тяги.

При механическом торможении удельная тормозная сила поезда, кгс/т, определяется по формуле

где j_кр – расчетный коэффициент трения тормозной колодки о колесо.

Для стандартных тормозных колодок

-  расчетный тормозной коэффициент

SК_р – суммарное расчетное нажатие на тормозные оси состава, тс.

Р_y – учетная масса локомотива равная массе локомотива Р.

где n₄ и n₈ – количество осей вагона данного типа, шт.

K_0(i) – расчетное нажатие на тормозную ось вагона i – ого типа = 7.0 тс.

Окончательно получим :

V км/ч		bт
	jкр	2М62	ВЛ80
10	0,1485	35,64	38,61
20	0,1296	31,10	33,70
30	0,1170	28,08	30,42
40	0,1191	28,57	30,95
43,5	0,1107	26,57	28,78
50	0,1013	24,30	26,33
60	0,0960	23,04	24,96
70	0,0918	22,03	23,87
80	0,0884	21,21	22,97
90	0,0855	20,52	22,23
100	0,0831	19,94	21,60
110	0,5670	136,08	147,42

Построение диаграмм удельных равнодействующих сил.