Краткий курс для практических занятий
РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГОРОЧНОЙ ГОРЛОВИНЫ СОРТИРОВОЧНОГО ПАРКА
Методика расчета продольного профиля горки для выполнения курсового проекта по дисциплине «Железнодорожные станции и узлы»
1. Классификация сортировочных устройств
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОРТИРОВОЧНЫХ ГОРОК
Классификация сортировочных устройств
Сортировочные горки
Вытяжные пути
Стрелочные горловины на уклоне
1
3
Повышенной мощности
на площадке
Средней мощности
на уклоне
2
Малой мощности
Большой мощности
4
Ваг/сут
Путей в СП
>5500 3500-5500 1500-3500 250-1500 <250
>40 30-40 17-29 4-16
Оценить объем переработки вагонов за сутки
- ГПМ
- ГСМ
1
3
- ГБМ
- ГММ
2
4
2. Основные элементы продольного профиля горки
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПУТЕВОГО РАЗВИТИЯ ГОРОЧНОЙ ГОРЛОВИНЫ
80 м
Расчетная точка находится на расстоянии 80 м от предельного столбика последней разделительной стрелки
●
ВГ
Первый скоростной участок
Второй скоростной участок
Участок первой тормозной позиции
Первый участок путей сортировочного парка
Второй участок путей сортировочного парка
Участок второй тормозной позиции
Промежуточный участок
Участок третьей тормозной позиции
Участок стрелочной зоны
РТ
iск1
iск2
iт1
iпр
iт2
iсз
iсп1
iт3
iсп2
lск1
lск2
lт1
lпр
lт2
lсз
lсп1
lт3
lсп2
l1
l2
l3
l4
3. Расчет основного удельного сопротивления движению отцепа
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СПУСКНОЙ ЧАСТИ ГОРКИ
В задании указаны расчетные массы бегунов:
qопб
qхб
Эти значения берутся за основу при расчете
w0 и w0
опб
хб
Масса очень хорошего бегуна (ОХБ) принимается равной 80-100 т (в зависимости от требований методики). В данном случае рассчитывается
w0
=f(qохб=80 т)
охб
w0 для подшипников качения
Диапазон массы вагонов, т
Категория вагонов
Среднее значение w0, кгс/тс
Легкая (Л)
До 28
1,75
Легко-средняя (ЛС)
28–44
1,54
Средняя (С)
44–60
1,40
Средне-тяжелая (СТ)
60–73
1,25
Тяжелая (Т)
Свыше 73
1,23
4. Расчет температуры наружного воздуха
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СПУСКНОЙ ЧАСТИ ГОРКИ
t° - температура наружного воздуха, град. С
t°=tср+0,3τ(tmin–tср) - для неблагоприятных условий (зима) (расчетный параметр для определения высоты горки. Используется в последующих расчетах)
tср - среднесуточная температура воздуха зимнего (летнего) расчетного месяца, град (см. задание) tmin ,tmax - минимальная (максимальная) температура воздуха расчетного месяца, град τ - нормированное отклонение (τГПМ=3,0; τГБМ,ГСМ=2,5; τГММ= 2,0)
t°=tср+0,3τ(tmax–tср) - для благоприятных условий (лето)
5. Расчет дополнительного удельного сопротивления движению отцепа от воздушной среды и ветра
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СПУСКНОЙ ЧАСТИ ГОРКИ
Vв
17,8CxS
2
Vp
wсв=
α
(273+t°)q
Vв
V
Cx - коэффициент воздушного сопротивления вагона
Vp
Род вагонов
Число осей
Угол α между вектором скорости отцепа Vp и направлением ветра
S, м2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Значения коэффициента воздушного сопротивления вагона
для расчетов
Полувагон
4
8,5
1,36
1,68
1,83
1,76
1,44
1,11
1,36
0,77
0,26
0,10
Крытый
4
9,7
1,12
1,46
1,64
1,58
1,25
0,92
1,12
0,66
0,19
0,10
Полувагон
8
10,7
1,56
1,95
2,09
2,03
1,09
1,15
1,56
0,92
0,28
0,15
S - площадь поперечного сечения вагона (мидель), м2
2
2
Средняя скорость отцепа на участке спускной части горки, м/с
Vp =V +Vв
2VVвcosβ
Участки горки
: + встречный ветер, – попутный ветер
ГПМ
ГБМ
ГСМ
ГММ
V - средняя скорость отцепа на участке спускной части горки, м/с. Различается по участкам горки. См таблицу:
3,5
От ВГ до I ТП
4,5
4,2
4,0
4,0
От I ТП до II ТП
6,0
5,5
5,0
Vв- скорость ветра, м/с
3,0
От II ТП до III ТП
5,0
5,0
4,0
β - угол между направлением ветра и осью пути, по которому движется отцеп
1,4
От III ТП до РТ
2,0
2,0
2,0
При расчете wсв(ОПБ) брать попутный ветер
Vв
sin β
Так как β<30°, то α=β/2
α =arcsin
Vp
6. Расчет дополнительных удельных сопротивлений от переводов, кривых, снега и инея
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СПУСКНОЙ ЧАСТИ ГОРКИ
Удельное сопротивление от стрелочных переводов, wстр (удары колесных пар об остряки, крестовины и кортррельсы)
2
-3
wстр=0,56V 10
V - средняя скорость отцепа на участке спускной части горки, м/с
По данной формуле определяются потери wстр, приходящиеся на один стрелочный перевод. Если на участке несколько стрелочных переводов (nстр), то
wстр=0,56V2nстр10-3
Удельное сопротивление отцепов от кривых, wкр - на роликовых подшипниках:
2
-3
wкр=0,23V αкр10
αкр - угол поворота в кривой и (или) в стрелочном переводе, град.
Удельное сопротивление от снега и инея, wси
wси, кгс/тс
Диапазон массы вагонов, т
Категория вагонов
-10
-20
-30
-40
-50
-60
Легкая (Л)
До 28
0,2
0,3
0,5
0,9
1,7
3,3
Легко-средняя (ЛС)
28–44
0,1
0,2
0,4
0,7
1,3
2,4
Средняя (С)
44–60
0,1
0,2
0,3
0,5
1,0
2,0
Средне-тяжелая (СТ)
60–73
–
0,1
0,2
0,4
0,8
1,6
Тяжелая (Т)
Свыше 73
–
0,1
0,2
0,3
0,7
1,5
7. Определение трудного и легкого путей
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СПУСКНОЙ ЧАСТИ ГОРКИ
Удельные сопротивления и работа сил сопротивления движению вагонов по спускной части профиля горки определяются по путям сортировочного парка.
hw =Lpw010-3
0
Точность расчета параметров
hw =0,56V2nстр10-3
4
ti γ hi Hг
hсв =Σliwсвi10-3
w0 li Vi g/
стр
кгс/тс м м/с м/с2
0,01 0,01 0,01 0,01
°С – м.э.в. м
0,1 0,001 0,01 0,1
hw = Lpwси10-3
i=1
си
hw =0,23V2αкр10-3
кр
Результаты выполненных заносятся в таблицу :
Значения удельных сопротивлений, кгс/тс
Значения удельной работы сил сопротивления, м.э.в.
Суммарное значение удельной работы всех сил сопротивления
Развернутая длина пути, м
Номер пути
hw
w0
wсв
wстр
wкр
wи
hw
hw
hw
hw
кр
0
св
стр
и
х
х
х
х
х
х
2,76805 2,68412 3,41847 2,94871 3,05587 3,29712 3,94218 ……….
1 2 3 4 5 6 7 ...
minΣhw
Легкий путь (ЛП)
mахΣhw
Трудный путь (ТП)
(mах-1)Σhw
Соседний с трудным путем (СТП)
(соседний не в смысле места расположения по отношению к ТП, а по значению удельной работы сил сопротивления)
8. Расчет высоты горки
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СПУСКНОЙ ЧАСТИ ГОРКИ
2
k
V0
Нг=nβ[Lpw0+Σ(liwсвi+ wстр nстрi+ wкрαкрi)]10 +Lрwси10 –
-3
-3
i=1
2g/
nβ - мера отклонения расчетного значения суммарной потери удельной энергии от ее средней величины, nβ=1,75 (для ГПМ, ГБМ, ГСМ), nβ=1,5 (для ГММ) Lp - расчетная длина горки по трудному пути, м k - число расчетных участков, k=4 li - длина i-го расчетного участка, м (l1+l2+l3+l4=Lp) nстрi - число стрелочных переводов на i-м расчетном участке трудного пути αкрi - сумма углов поворота в кривых, включая значения переводных кривых в стрелочных переводах на i-м расчетном участке трудного пути, град Vi- средняя скорость движения вагона на i-м расчетном участке, м/с V0 - расчетная скорость роспуска составов, м/с (для ГММ V0=1,2 м/с, ГСМ V0=1,4 м/с, ГБМ, ГПМ V0=1,7 м/с)
2
V0
2g/
ВГ
Кривая уменьшения запаса энергии отцепа
Энергетические потери при преодолении сил сопротивления
ОПБ
Остаточная энергетическая высота
w0+wсв=f(L,m)
wстр=f(nстр)
wкр=f(αкр)
E=mgh+E(V0)
E=mgh
Нг
РТ
© Головнич А.К. 2005
9. Расчет и проектирование элементов продольного профиля горки
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СПУСКНОЙ ЧАСТИ ГОРКИ
2
2
2
2
Первоначально можно вычерчивать линии профиля по тангенсам
0,56V1nстр+0,23V1αкр
Vmax-V0(max)
ох
iск=
+w0 +
l1
ВГ
УВГ
-3
2g/l110
Т
ох
hск1
w0 =0,5кгс/тс
g/=f(mох); mох=85 т
Т=Rtgαск1/2=
hcк–hск1
iск
hск
iск
l1
50
icк1=
icк2+25
icк2=
=6,2 м
250
hск=
1000•2
=>
=>
103
lск210-3
Соединить точки А и В и проверить условия
iпр
iт1
<
iт2
iпр
<
и
А
В
l1
РТ
iс1
iск1
iск2
iт1
iпр
iт2
iсз
iсп1
iт3
iсп2
iс2
lс1
lск1
lск2
lт1
lпр
lт2
lсз
lсп1
lт3
lсп2
lс2
Рекомендуемые уклоны
–
iск1
iск2
<=25 ‰
0,6‰
1-1,5‰
1-1,5‰
1-1,5‰
7 ‰
12 ‰
50 ‰
10. Основные элементы построений на чертеже
ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИХ КРИВЫХ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ СОРТИРОВОЧНОЙ ГОРКИ
СТП
ТП
М 1:1000
ЛП
Развернутые длины путей
ВГ
РТ
РТ
qОХБ=85 т
qХБ=70 т
РТ
qОПБ=22 т*)
Значения сил сопротивления от кривых и стрелок (wстр+wкр)
wстр+кр
ХБ
wстр+кр
ОПБ
wстр+кр
ОХБ
*) Принимается в качестве расчетного бегуна. В конкретных проектах может быть другое значение qОПБ. По определению расчетный бегун - четырехосный крытый вагон с массой из категории легковесной группы (до 45 - 50 т)
Линии сетки
11. Построение сетки для проектирования и проверки профиля горки
ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИХ КРИВЫХ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ СОРТИРОВОЧНОЙ ГОРКИ
h, м.э.в
V, м/c
t,c
ОХБ
h0(max)(V0(max)=2,5 м/с)=0,33 м.э.в.
1,8
90
1,6
8
80
7
70
1,4
1,2
6
60
Область построения кривых энергетических высот, торможения, скорости и времени
1,0
5
50
Hг
0,8
4
40
0,6
3
30
0,4
2
20
0,2
1
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
7
12. Условия скатывания отцепов с горки
ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИХ КРИВЫХ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ СОРТИРОВОЧНОЙ ГОРКИ
Тип бегуна
w0, кгс/тс
wсв, кгс/тс
Путь скатывания
Скорость надвига, м/с
Пора года
q, т
Проверка мощности ТП
–wсв
ЛП
Vн(max)=2,5
Лето
ОХБ
0,5
80
Проверка интервалов между отцепами
+wсв
СТП
Vн(min)=1,7
Зима
ХБ
0,8
70
+wсв
Vн(min)=1,7
Зима
ОПБ
4,5
22
ТП
Расчет высоты горки
–wсв
+wсв
Vн
Vр
Hг
Vн= Vр
ЛП
СТП
ТП
13. Построение кривых энергетических высот
ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИХ КРИВЫХ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ СОРТИРОВОЧНОЙ ГОРКИ
wстр+кр
ОПБ
wстр+кр
ХБ
wстр+кр
ОХБ
h, м.э.в
1,8
w0+св
ОХБ
1,6
1,4
wОХБ
1,2
wХБ
w0+св
ХБ
1,0
ОПБ
w0+св
0,8
wОПБ
0,6
0,4
0,2
l1
l2
l3
l4
14. Построение кривых торможения (общая схема)
ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИХ КРИВЫХ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ СОРТИРОВОЧНОЙ ГОРКИ
wстр+кр
ОПБ
wстр+кр
ХБ
wстр+кр
ОХБ
h, м.э.в
1,8
1,6
wОПБ
qОХБ =100 т
торм
1,4
wОХБ
h1торм
=70 т
для ГСМ, ГММ
qХБ
1,2
торм(част)
wХБ
1,0
wОХБ
wОХБ
торм
торм(част)
0,8
h2торм
0,6
wХБ
0,4
торм
0,2
Запас тормозной мощности
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
7
15. Расчет мощности тормозных позиций
для ГСМ и ГММ
ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИХ КРИВЫХ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ СОРТИРОВОЧНОЙ ГОРКИ
ОХ
hтп=α(Нг+h0(max)–hсз-рт–hw(вг-т2))
hтп= h1торм
+h2торм
h, м.э.в
wОХБ (q=100 т, ЛП, благ.)
1,8
торм
1,6
wХБ
(q=70 т, СТП, небл.)
wОПБ
торм
1,4
wОХБ
h1торм
1,2
wХБ
ОХ
1,0
wОХБ
hw(вг-т2)
торм
0,8
h2торм
0,6
wХБ
Vmax
торм
0,4
lвг-т2
hсз-рт
0,2
hт2-рт
вх
ОХ
α - коэффициент резерва, α=1,2-1,25
h1торм(min) =2(Нг+h0(max)–hw(вг-пр)–hmax–hт2-рт)
2
hсз-рт - разность отметок низа 2-й ТП и РТ, м.э.в
Vmax
ОХ
h2торм(min)=
+lт2(iт2–w0 )10-3
hw(вг-т2) - работа сил сопротивления движению ОХБ (q=100 т) от ВГ до 2-й ТП, м.э.в.
2g/
Выбор конкретных типов замедлителей
2
ОХ
h1торм>=h1торм(min)
h2торм>=h2торм(min)
ОХ
2
hw(вг-е2) =[w0lвг-т2+Σ(0,5Vi nстр+0,23Vi αкрi)]10-3
2
i=1
16. Построения кривых скоростей
схема построения
ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИХ КРИВЫХ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ СОРТИРОВОЧНОЙ ГОРКИ
V, м/с
Вспомогательный график V=f(h,q)
8
7
2g/ h
qОХБ=80 т
V=
6
qХБ=70 т
5
qОПБ=22 т
g
4
g/ =
0,42n q
1+
3
2
1
0
0,2
0.6
1.0
1.4
1.8
h, м
h, м.э.в
V, м/c
1,8
1,6
8
1,4
7
1,2
6
1,0
5
wОХБ
VОХБ
0,8
торм(част)
4
VОПБ
0,6
wОПБ
3
0,4
2
0,2
1
0
0
17. Построения кривых скоростей
для ГСМ и ГММ
ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИХ КРИВЫХ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ СОРТИРОВОЧНОЙ ГОРКИ
V, м/с
Вспомогательный график V=f(h,q)
8
7
2g/ h
qОХБ=80 т
V=
6
qХБ=70 т
5
qОПБ=22 т
g
4
g/ =
0,42n q
3
1+
2
1
0
h, м
0,2
0.6
1.0
1.4
1.8
h, м.э.в
V, м/c
wХБ
1,8
торм
Проверить
1,6
8
VХБ на первой ТП
wОПБ
VХБ на второй ТП
7
1,4
1,2
VХБ в РТ
6
1,0
5
VХБ
0,8
4
VОПБ
0,6
3
0,4
2
РТ
VХБ<1.4 м/с
0,2
1
18. Построение кривых времени
схема построения
ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИХ КРИВЫХ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ СОРТИРОВОЧНОЙ ГОРКИ
Вспомогательный график t=f(V)
t, с
70
ΔS
10
=
t =
60
V
V
50
40
30
20
10
0
V, м/с
2
3
4
5
6
7
8
1
h, м.э.в
V, м/c
t,c
1,8
90
1,6
8
80
1,4
7
70
1,2
6
60
tОПБ
1,0
за последнюю разделительную стрелку
5
50
VОХБ
tОХБ
0,8
4
40
VОПБ
tОПБ
0,6
3
30
0,4
2
20
0,2
1
10
0
0
19. Построение кривых времени
для ГСМ и ГММ
ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИХ КРИВЫХ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ СОРТИРОВОЧНОЙ ГОРКИ
Вспомогательный график t=f(V)
t, с
70
ΔS
10
=
t =
3
60
V
V
ОПБ
50
2
40
ХБ
Начальный интервал между отцепами при роспуске с горки составляет t0=10,3 с
30
1
20
ОПБ
10
0
V, м/с
2
3
4
5
6
7
8
1
h, м.э.в
V, м/c
3
t,c
1,8
90
1
2
1,6
8
80
7
70
1,4
1,2
6
60
tОПБ
за последнюю разделительную стрелку
1,0
5
50
VХБ
tХБ
0,8
4
40
VОПБ
tОПБ
0,6
3
30
0,4
2
20
0,2
1
10
20. Анализ профиля спускной части сортировочной горки
ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИХ КРИВЫХ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ СОРТИРОВОЧНОЙ ГОРКИ
По построенным кривым времени определяются интервалы между последовательно скатывающимися бегунами при проходе
- вагонного замедлителя
Длину баз бегунов bОХБ, bХБ, bОПБ при проведении оценочных расчетов горки можно принимать равными 15 м
tОХБ
А
Средняя скорость прохода ОХБ (ХБ) на замедлитель Vзам, принимается равной 2/3 от максимальной скорости входа на замедлитель
tХБ
tОПБ
Lзам(расч)
tзам
Время на перевод замедлителя в тормозное положение tпз равно: - для КНП-5 2,2 с, - для ВЗПГ-5 и ВЗПГ-3, РНЗ-2М 1,6 с
Расстояние от конца балки замедлителя до изолирующего стыка Lиз равно 0,5 м
ОХБ
ОПБ
ХБ
1
2
3
4
5
6
Длина замедлителя по балкам Lзам определяется по таблице основных параметров замедлителей (см. лекцию 2 Проектирование путевого развития горочной горловины)
Расстояние между последовательно скатывающимися ОХБ (для ГПМ и ГБМ) или ХБ (для ГСМ и ГММ) и ОПБ при проходе замедлителя Lзам(расч) складывается из:
Минимальный интервал между бегунами при проходе
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
