Тяга поездов: Учебное пособие. Часть 2, страница 15

191

мических расчетах и даже нормирования расхода топлива и электро­энергии на тягу поездов, следует предостеречь от их использования в тяговых расчетах для поездной работы и тем более в исследовательских работах по тяге, потому что они не учитывают использования кинети­ческой энергии поезда и влияния сочетаний по крутизне и протяжен­ности различных элементов реального профиля пути, сопротивление движению при различных скоростях существенно отличается от сопро­тивления при средней скорости, средняя скорость по времени не равна средней по пути.

Более достоверную информацию о профиле пути приносит отноше­ние механической работы А, рассчитанной на реальном профиле пути, к перевозочной работе (тс + тл) s:

i} = A/(mc + ma)s. (12.4>

Для разных целей определяют механическую работу: силы тяги, сил сопротивления движению и тормозной силы.

Рассмотрим расчет механической работы силы тяги. Заданы: мас­са состава, типы вагонов и осевых подшипников, масса вагона, тяговая характеристика локомотива, интегральная кривая v (s), профиль пути. Требуется определить механическую работу локомотива в режиме тяги.

Решение более наглядно выполнить графоаналитическим методом. Для построения графиков FK(v) и FK(s) необходимо принять такие масштабы скорости и пути, какие были приняты при построении ин­тегральной кривой v(s). Выбираем масштаб силы тяги Кр, мм/кН.

Вначале строим диаграмму FR (v) по тяговой характеристике при расчетной позиции контроллера и располагаем рядом с кривой v(s) так, чтобы оси скоростей совпадали между собой (рис. 12.1). Для ре-

шения задачи в качестве исходной информации используем тяговую характеристику FK (v) и профиль пути, недостающая информация на­блюдается на каждом шаге управления по интервалам скорости интег ральной кривой v (s).

Интервалы скорости принимают те, которые получились при по­строении кривой v (s): Au01, Аи12,.... Скорость в начале каждого интер­вала обозначим иа, в конце — VK. Соответствующие им силы найдем на диаграмме FK (v) и обозначим FKlt,FKK. Значения v„, FKH и VK, FKK за­пишем в_ графы I—4 табл. 12.1, а на планшете v (s) будем вычерчивать график FK (s), как показано на рис. 12.1. Далее определяем среднее значение силы тяги FKJiK = (FKa -+- FKK)/2 в каждом интервале скорости и заносим в графу 5. В графе 6 надо записать путь As,IK, проходимый поездом при изменении скорости в каждом интервале, что легко полу­чить, если спроектировать точки ин и ок кривой v(s) на ось пути s. В графе 7 запишем работу касательной силы тяги на каждом интервале пути: FKHK AsIIK. Просуммировав значения графы 7, получим механи­ческую работу касательной силы тяги на участке, выраженную в кН • м:

Л „т   ДМ^кпкА*,,,,.),.   (/-=   1,  2,   ....  П).

Если механическую работу определять по опытной записи на ленте динамометрического стола в форме Fя (s) — динамометрической силы в функции пути, то, как будет показано далее, необходимо по графику Fл (s) построить график FK (s) и методом планиметрирования или мето­дом приближенного интегрирования по Симпсону с учетом масштабов определить механическую работу

1000 1

Л-=———— —— Q,                                              (12.5)

У kp

где у   — масштаб пути; и   — площадь диаграммы.

Механическую работу сил основного сопротивления движению и тормозных сил можно определить аналогичным способом, построив

7     Лак. 2251 193

зависимости W0 (s) и Дт (s). Приближенно можно определить механи­ческую работу поезда в кДж по сопротивлению движению:

A = \(w"0 + 9,&li)mc+(w^ + 9,8li)m}l]s, (12.6)

где w'g, w'a — соответственно удельные основные сопротивления состава и локо­мотива при средней скорости, Н/т; 9,81 i — удельное сопротивление от уклона, Н/т; тс, тл — масса соответственно состава и локомотива, т; s — пройденный путь, км.

12.3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА РАСХОДА ТОПЛИВА ТЕПЛОВОЗАМИ

Расход топлива на тягу поезда в режиме переменной нагрузки на перевалистом профиле пути представляет собой интегральную функ­цию:

f

£т      \ С А/, (12.7) о

где G — расход топлива на каждый момент времени, кг/мин;   Д^ — время, мин.

Графическую зависимость G (v, пк) называют расходной характер-MCI и кой (рис. 12.2). Получают ее опытным путем и она является паспортной характеристикой тепловоза.

Решить уравнение (12.7) в квадратурах нельзя потому, что подын­тегральная функция является нелинейной, эмпирической. Решить его

можно в форме задачи Коши, если принимать G постоянным в каждом интервале скорости, соответствующей средней скорости в интервале:

(2 п £=(GcU^2    О,- Д^,  (=1,2,...    /i.                         (12.8)

i, i=l

Расчеты удобно производить в табличной форме (табл. 12.2).

Скорость в начале и в конце интервала VHUVK принимают по интер­валам кусочно-линейной зависимости v (s). Время в интервале скорости А^нк принимается по кусочно-линейной зависимости t (s). Расход топ­лива Сср, соответствующий иср, принимают по расходной характеристи­ке при наивысшей позиции контроллера,, так как построения графика v (s) произведены при этой пк. Можно воспользоваться также энерге­тической характеристикой тепловоза (рис. 12.3).

Необходимо еще учесть расход топлива на работу дизеля во время стоянок и холостого хода (табл. 12.3) g*tx, где gx — расход топлива

на холостом ходу дизеля в зависимости от частоты вращения коленча­того вала, кг/мин; tx — время стоянок на промежуточных станциях и холостого хода тепловоза на спусках, мин.

Частота вращения коленчатого вала дизеля на холостом ходу норми­рована ПТР по сериям тепловозов. Графическая зависимость gx (n) — опытная (рис. 12.4). Необходимо учитывать также расход топлива на передвижение тепловоза по деповским и станционным путям gcKtcK, гДе £ед — расход на одиночное следование тепловоза по станционным

и деповским путям, кг/мин, нор­мирован по сериям тепловозов; /сд — время передвижения, мин. Тогда расход топлива за рейс (поездку в один конец) на участке

£•-- V 0,;Л/,--Ь£хгх + £сд/(.д.  (12.9) ьи