Курсовая работа: Тяговый расчет локомотива

ВВЕДЕНИЕ

При эксплуатации, а также при определении путей перспективного развития железных дорог, возникают многочисленные практические задачи, которые решаются с помощью теории локомотивной тяги и ее прикладной части - тяговых расчетов.

Основные задачи, которые решаются с помощью тяговых расчетов, следующие:

- выбор типа локомотива и его основных характеристик;

- расчет массы состава;

Построение и спрямление профиля и плана пути;

- проведение анализа профиля пути и выбор величины расчетного подъема;

- определение массы состава по выбранному расчетному подъему;

- определение длины поезда и сопоставлять ее с заданной длиной приемо-отправочных путей;

- расчет и построение удельные ускоряющих и замедляющих сил, действующих на поезд;

- определение максимально допустимой скорость движения на наиболее крутом спуске участка;

- построение кривых скорости V = f(s) и времени t = f(v);

- определение технической скорости движения поезда по участку;

- расчет времени хода поезда по участку способом равномерных скоростей;

- определение расхода топлива или электроэнергии локомотивом - общий и на измеритель перевозочной работы;

- проверка тяговых электрических машин на нагревание.

1. ПОСТРОЕНИЕ И СПРЯМЛЕНИЕ ПРОФИЛЯ И ПЛАНА ПУТИ

1.1 Построение и спрямление профиля пути

Отметки переломных точек рассчитаем по формуле

(1.1)

где - конечная для j-го элемента пути отметка профиля, м;

- начальная для j-го элемента пути отметка профиля, м;

- уклон, %о;

- длина элемента профиля пути, м.

Таблица 1.1 - Расчет отметок профиля пути

Кривые, длина которых задается градусами центрального угла, пересчитывается в метры по формуле

(1.2)

где - длина кривой, м;

- радиус кривой, м;

- центральный угол в градусах.

м

Построение плана и профиля пути и основные размеры показаны на рисунке 1.1.

1.2 Спрямление профиля пути

Определяем элементы профиля, которые можно предварительно объединить в группы для спрямления. Это элементы: 2, 3, 4; 8, 9; 11, 12, 13; 17, 18, 19. Элементы 1, 10, 20 в группы для спрямления не включаем, так как на них расположены станции.

Спрямляем элементы 2, 3, 4:

Начальная отметка участка над уровнем моря.

Конечная отметка участка над уровнем моря.

Длина участка равна:

Спрямленный уклон этого участка определим по следующей формуле

, %o (1.3)

%о.

Проверим возможность такого спрямления по формуле

(1.4)

o для элемента 2: ;

o для элемента 3: ;

o для элемента 4: ;

Проверка на спрямление для этих элементов прошла успешно, следовательно, элементы 2, 3 и 4 объединяются.

Спрямляем элементы 8, 9:

Начальная отметка участка над уровнем моря.

Конечная отметка участка над уровнем моря.

Длина участка равна:

%о.

o для элемента 8: ;

o для элемента 9: ;

Проверка на спрямление для этих элементов прошла успешно, следовательно, элементы 8и 9 объединяются.

Спрямляем элементы 11, 12, 13:

Начальная отметка участка над уровнем моря.

Конечная отметка участка над уровнем моря.

Длина участка равна:

%о.

o для элемента 11: ;

o для элемента 12: ;

o для элемента 13: ;

Проверка на спрямление для этих элементов прошла успешно, следовательно, элементы 11, 12 и 13 объединяются.

Спрямляем элементы 17, 18, 19:

Начальная отметка участка над уровнем моря.

Конечная отметка участка над уровнем моря.

Длина участка равна:

%о.

o для элемента 17: ;

o для элемента 18: ;

o для элемента 19: ;

Проверка на спрямление для этих элементов прошла успешно, следовательно, элементы 17, 18 и 19 объединяются.

Определяем фиктивный подъем от кривой по формуле

%о, (1.5)

где - длина кривой в пределах спрямленного элемента;

- радиус кривой в пределах спрямленного элемента.

%о.

%о.

%о.

%о.

Окончательный уклон участка, спрямлённый в продольном профиле и плане, определяется по формуле:

%о (1.6)

Знак может быть положительным или отрицательным в зависимости от того, является уклон подъёмом или спуском. Знак всегда положительный, так как силы сопротивления от кривых всегда направлены против движения поезда.

По данным формулам производятся расчеты по спрямлению профиля пути и результаты сводятся в таблицу 1.2.

Таблица 1.2 - Расчеты по спрямлению профиля пути

2. ВЫБОР РАСЧЕТНОГО ПОДЪЁМА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ СОСТАВА

Расчетный подъем - это наиболее трудный для движения в выбранном направлении элемент профиля пути, на котором достигается расчетная скорость, соответствующая расчетной силе тяги локомотива.

Принимаем расчетный подъем, равный %о.

2.1 Определение массы состава при движении поезда по расчетному подъему с равномерной скоростью

Основные расчётные характеристики локомотива 2ТЭ25А представлены в таблице 2.1

Таблица 2.1

Масса состава в тоннах на расчётном подъёме определятся по формуле

т, (2.1)

где- расчетная сила тяги, ;

- основное удельное сопротивление локомотива в режиме тяги, ;

- основное удельное сопротивление вагонов, ;

- расчетная масса локомотива, т;

- ускорение свободного падения, .

Основное удельное сопротивление локомотивов в режиме тяги для бесстыкового пути определяется по формуле

,(2.2)

Основное удельное сопротивление состава определяется по формуле

, (2.3)

где - доли в составе по массе четырех-, шести- и восьмиосных вагонов, ;

- соответственно основное удельное сопротивление четырех-, шести- и восьмиосных вагонов.

Определяем основное удельное сопротивление четырехосных и восьмиосных вагонов на бесстыковом пути по формуле

, (2.4)

(2.5)

где - масса, приходящаяся на одну ось вагона.

Для четырехосных вагонов т, а для восьмиосных т.

кгс/т,

кгс/т,

Основное удельное сопротивление состава

кгс/т,

Основное удельное сопротивление локомотивов в режиме тяги

кгс/т,

Масса состава в тоннах на расчётном подъёме

т.

В нашем случае масса состава будет равна т.

2.2 Проверка массы состава на трогание с места на расчётном подъёме

Массу грузового состава проверяется на трогание с места на расчетном подъеме по следующей формуле

т, (2.6)

где - сила тяги локомотива при трогании с места, Н

- удельное сопротивление состава при трогании с места, кгс/т.

Определим удельное сопротивление состава при трогании с места по формуле

, (2.7)

Для четырехосных вагонов

кгс/т,

Для восьмиосных вагонов

кгс/т,

Определяем средневзвешенное сопротивление состава при трогании с места по формуле (2.3)

кгс/т,

Проверяем массу состава

т.

Полученная масса превышает массу состава, рассчитанную по формуле (2.1), следовательно, тепловоз 2ТЭ25А сможет взять с места состав массой 5400 т. на расчетном подъеме.

2.3 Проверка массы поезда по длине приемоотправочных путей

Длина поезда не должна превышать полезную длину приемоотправочных путей станций на участках обращения данного поезда.

Длину поезда в метрах определяется по следующей формуле

, м (2.8)

где - длина состава, м;

- число локомотивов в поезде;

- длина локомотива, м.

Длину состава определяется по формуле

(2.9)

где к - число различных групп вагонов в составе;

- число однотипных вагонов в i-й группе;

- длина вагона i-й группы, м.

Число вагонов в i-й группе определим из выражения

(2.10)

где - доля массы состава , приходящаяся на i-ю группу вагонов;

- средняя масса вагона i-й группы, м.

Длина приемоотправочных путей грузовой станции равна 850 м.

По формуле (2.10) определяем число вагонов в составе:

четырехосных

вагон

восьмиосных

вагона

Определяем длину поезда

м.

Длина поезда получилась меньше длинны приёмоотправочных путей, поэтому для дальнейших расчетов принимаем массу состава 5400 т.

2.4 Расчёт массы состава с учетом использования кинетической энергии поезда

Проверим массу состава на прохождение коротких подъемов большой крутизны, с учетом кинетической энергии, накопленной на предшествующих участках по формуле

, (2.11)

где - скорость в конце проверяемого участка, ;

- скорость поезда в начале проверяемого подъема, ;

- средняя ускоряющая сила, .

Определим удельную касательную силу тяги локомотива.

, (2.12)

Для определения силы тяги при средней скорости построим тяговую характеристику локомотива (рисунок 2.1).

Среднюю скорость рассматриваемого участка определим по формуле

(2.13)

Таблица 2.1 - Значения тяговой характеристики тепловоза 2М62