Расчет диаграммы результирующих сил

Содержание

Введение            5

1) Исходные данные          6

2) Спрямление профиля  пути         8

3) Расчет массы поезда          10

3.1) Расчет массы грузового  поезда        10

3.2)Проверка на троганье  поезда с места       11

4) Расчет диаграммы результирующих  сил      13

4.1) Расчет удельных ускоряющих  сил       17

4.2) Расчет удельных замедляющих  сил       17

Заключение           19

Список литературы          20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение:

Наука о тяге поездов изучает, комплекс вопросов связанные с теорией  механического движения поезда, рационального  использования локомотивов и экономического расхода электроэнергии и топлива.

Основы теории тяги поездов  позволяют решать широкий круг практических вопросов, связанные с эффективной  эксплуатацией железнодорожного транспорта, расчет основных параметров вновь проектированных линий, переводимые на новые виды тяги. Намечать основные требования к вновь разработанным участкам и подвижному составу. С помощью расчетов тяги определяют силы, действующие на поезд, оценивают их влияние на характерные движения, определяют оптимальную массу при выбранной серии локомотива, а так же рассчитывать скорости движения. В любой точке пути с учетом безопасности движения и времени хода по каждому участку, определяют расход энергии и используемую мощность локомотива.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Исходные данные.

1.1 Общие данные.

1.1.1 Заданный профиль пути  имеет звеневой путь.

1.1.2 Расчетный тормозной  коэффициент поезда – 0,33.

1.1.3 Тормозные колодки  композиционные.

1.2 Индивидуальные исходные  данные.

1.2.1 Серия локомотива и  профиль пути заданны в таблице  №1.

1.2.2 Вагонный состав поезда  определяется: доля 4-х и 8-ми осных  вагонов в составе поезда находится.

Р₄=100-Р₈     (1)

Р₈=22+2*N     (2)

P₈=22+2*4=30

P₄=100 – 30=70

Масса в тоннах приходящая на одну ось колесной пары соответственно определяется:

m₀₈=14+0,2*N     (3)

m₀₄=16+0,2*N     (4)

m₀₈=14+0,2*4=14,8     

m₀₄=16+0,2*4=16,8

1.3 Задание

1.3.1 Произвести спрямление  заданного профиля пути и провести  проверку на правильность спрямления.

1.3.2 Построить график заданного  и спрямленного профиля пути.

1.3.3 Определить расчетную  массу состава и выполнить  проверку на трогание поезда  с места.

1.3.4 Определить удельные  ускоряющие и замедляющие силы  по результатам построить диаграмму  результирующих сил.

Таблица№1.

№ участка	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
i,%	7,6	6,4	0	2,8	0,4	3,6	4,6	5,4	0	8,6	7,2	9,8	10,4	11,2
Спуск, подъем	\	\	_	\	\	/	/	/	_	\	\	\	\	\
Sм.м	900	800	1500	1800	850	700	1200	900	750	600	1500	800	1300	700

 

Таблица №2.

Серия локомотива	Сила тяги при трогании с места	Расчетная сила тяги	Расчетная скорость	Масса локомотива
ВЛ10у	649,4	490	38	184

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Спрямление профиля  пути.

2.1 Заданный профиль пути  спрямлять можно только близкие  по значению участки и имеющие  одно направление.

Величина спрямленного участка  определяется по формуле 

 i_c=      (5)

где:

i_c – величина уклона заданного участка пути (‰)

S_n – расстояние заданного участка пути (м)

 

Спрямляем первые два участка:

i_c1= =7,03‰

После проверки необходимо произвести проверку на правильность спрямления по формуле:

| i_c< i_i|*S_i≤2000     (6)

где:

i_i – величина уклона проверяемого участка

S_i – расстояние проверяемого участка

Если хотя бы один из элементов  не подходит под условие, значит так спрямлять участки нельзя. Для этого необходимо вернуться к заданному профилю пути и попробовать другие группировки заданных участков.

| 7,03-7,6|*900≤2000

508≤2000 – подлежит спрямлению

| 7,03-6,4|*800≤2000

508≤2000 – подлежит спрямлению

Спрямляем четвертый и пятый участки:

i_c3= =2,03‰

| 2,03-2,8|*1800≤2000

1386,66≤2000 – подлежит спрямлению

| 2,03-0,4|*850≤2000

1386≤2000 – подлежит спрямлению

Спрямляем шестой, седьмой  и восьмой участки:

i_c4= =4,6‰

| 4,6-3,6|*700≤2000

705≤2000 – подлежит спрямлению

| 4,6-4,6|*1200≤2000

0≤2000 – подлежит спрямлению

 

| 4,6-5,4|*900≤2000

713,5≤2000 – подлежит спрямлению

Спрямляем десятый и одиннадцатый участки:

i_c5= =7,6‰

| 7,6-8,6|*600≤2000

600≤2000 – подлежит спрямлению

| 7,6-7,2|*1500≤2000

600≤2000 – подлежит спрямлению

Спрямляем десятый и одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый и четырнадцатый участки:

i_c5= =10,4‰

| 10,4-9,8|*800≤2000

502,8≤2000 – подлежит спрямлению

| 10,4-10,4|*1300≤2000

0≤2000 – подлежит спрямлению

| 10,4-11,2|*700≤2000

540≤2000 – подлежит спрямлению

 

2.2 Построение заданного  и спрямленного профиля пути.

Рисунок №1 – Спрямление  заданного профиля пути.

3. Расчет массы поезда.

Расчет массы поезда основывается на определение массы состава  для наиболее сложного участка пути и проверка трогание поезда с места  для этого – же участка пути.

3.1 Расчет массы грузового  поезда.

Проанализировав спрямленный профиль пути (рис№1, таблица №1). Необходимо определить наиболее сложный участок пути В нашем случае расчет грузового поезда будет производить для участка №3

i_c=4,6‰

S_c=2800м.

Критическая масса состава  определяется по мощности локомотива из условия движения поезда по расчетному подъему с установившейся скоростью.

m_c =     (7)

m_л – масса локомотива

ωₒ′ – сопротивление  локомотива

ωₒ′′ – сопротивление  состава

i_р – расчетный подъем (берем наиболее сложный подъем)

g – ускорение свободного падения

F_тр – сила тяги при трогании с места.

Определяем основное удельное  сопротивление движению локомотива для движения по звеневому пути.

ωₒ′=1,9+0,01* υ_р +0,0003* υ²_р     (8)

ωₒ′=1,9+0,01*38+0,0003*1444=2,7 Н/кН

Определяем основное удельное  сопротивление движению для 4-х и 8-ми осных вагонов при движении по звеневому пути.

ωₒ₄′′=    (9)

ωₒ₄″=1,3  Н/кН

ωₒ₈″=      (10)

ωₒ₈″=  Н/кН

Процентное содержание 4-х  и 8-ми осных вагонов в составе

Р₈=22+2*N

Р₄=100 – P₈

Р₈=22+2*4=30

Р₄=100 – 30=70

ωₒ″=                                                                                         (11)

ωₒ″==1,35 Н/кН

m_c ==8174 т.

3.2 Проверка на трогание поезда с места.

Для проведения проверки на трогание поезда с места необходимо определить удельное сопротивление  движению поезда при трогании с места  для наиболее сложного подъема.

m_стр=      (12)

F_ттр – сила тяги при трогании с места

ω _тр – удельное сопротивление движению поезда при трогании с места

Удельное сопротивление  движению при трогании с места  для вагонов с роликовыми подшипниками и подшипниками скольжения определяется соответственно по формулам:

ω=      (13)

ω=

m_во – масса на одну ось

ω= = 6,5

ω= = 1,18

ω_тр=      (14)

ω_тр==4,9

m_стр= = 6775 т.

m_п=m_с+m_л=184+8174=8358 т.

Так как масса состава  при трогании с места получилась 6775 т. Что составляет меньше массы поезда 8358 т. Следовательно этот локомотив не возьмет состав с места. Необходимо уменьшить массу состава до 6300т. или подцепить ещё одну секцию элекровоза.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Расчет диаграммы результирующих  сил. 

Для получения в дальнейшем кривых движения поезда графическим  способом необходимо предварительно рассчитать удельно – ускоряющие и замедляющие силы действующие на поезде при движении по заданному участку пути. При этом удельные результирующие силы поезда рассчитывают и строятся на графике в зависимости от скорости движения для всех 3-х возможных режимов ведения поезда: тяги, выбега, торможения.

4.1 Расчет удельных ускоряющих сил.

Для звеньевого пути определяется основное удельное сопротивление движению подвижного состава при движении под током (для локомотива).

ωₒ′=1,9+0,01* υ +0,0003* υ²     (15)

ωₒ′=1,9+0,01* 38 +0,0003*1444=2, 7 Н/кН

Расчеты для остальных скоростей свожу в Таблицу№3.

Определяем основное удельное сопротивление движению при движении по звеневому пути для состава.

ωₒ″=      (16)

P₄,P₈ – процентное содержание 4-х и 8-ми осных вагонов в составе поезда.

ω″₀₄, ω″₀₈ – основное сопротивление 4-х и 8-ми осных вагонов.

Определяем основное удельное сопротивление движению для вагонов.

ωₒ₄′′=      (17)

ωₒ₄″=1,62 Н/кН

Расчеты для остальных скоростей свожу в Таблицу№3.

ωₒ₈″=      (18)

ωₒ₈″=  Н/кН

Расчеты для остальных скоростей свожу в Таблицу№3.

ωₒ″==1,35 Н/кН

Расчеты для остальных скоростей свожу в Таблицу№3.

Определяем основное удельное сопротивление движению поезда.

ω_on=                                                                                             (19)

ω_on=  = 1,38 Н/кН

Расчеты для остальных скоростей свожу в Таблицу№3.

Определяем в режиме выбега основное удельное сопротивление поезда, для локомотива:

ω_x=2,4+0,011*+0,00035*²     (20)

ω_x=2,4+0,011*38+0,00035*1444=3,32 Н/кН

Расчеты для остальных скоростей свожу в Таблицу№3.

ω_xn=                                                                                         (21)

ω_xn=_=1,39 Н/кН

Расчеты для остальных скоростей свожу в Таблицу№3.

Определяем в зависимости  от серии локомотива коэффициент  сцепления.

φ_сц=0,28+ -0,0007*     (22)

φ_сц=0,28+=0,26

Расчеты для остальных скоростей свожу в Таблицу№3.

F_сц=1000*m_л*φ_сц*g      (23)

F_сц=1000*184*0,26*9,81=464,082 кН

Расчеты для остальных скоростей свожу в Таблицу№3.

Определяем удельное значение силы тяги.

f_т=         (24)

f_т==5,66 Н/кН

Расчеты для остальных скоростей свожу в Таблицу№3.

Определяем удельные ускоряющие силы для заданной серии локомотива.

f_у= f_т – ω_on       (25)

f_у=5,66-1,38=4,28 Н/кН

Расчеты для остальных скоростей свожу в Таблицу№3.

4.2 Расчет удельных замедляющих сил.

Определяем расчетный  коэффициент трения колодок о  бандаж колеса в зависимости от типа колодок.

φ_тр=0,27*      (26)

φ_тр=0,27*=0,13

Расчеты для остальных скоростей свожу в Таблицу№3.

Определяем удельную тормозную  силу с учетом расчетного тормозного коэффициента и коэффициент трения.

b_т=1000* φ_сц* _р     (27)

b_т=1000*0,26*0,33=84,84

Расчеты для остальных скоростей свожу в Таблицу№3.

f_з= - (0,5* b_т +ω_on)     (28)

f_з= - (0,5*84,84+1,38)=43,8 Н/кН

Расчеты для остальных скоростей свожу в Таблицу№3.

Для определения тормозного пути проходимого грузовым поездом, необходимо определить подготовительный и действительный тормозные пути.

Для определения подготовительного  тормозного пути необходимо определить время подготовки тормозов к действию.

Определить предварительно число осей в составе.

Для определения действительного  тормозного пути необходимо весь интервал скорости движения разбить на отдельные  диапазоны.

Определяем число осей в составе.

n₀=      (29)

n₀==506

Расчеты для остальных скоростей свожу в Таблицу№3.

В зависимости от количества осей время  подготовки тормозов к действию определяются по следующим формулам:

n₀<200

t_n=7-

200<n₀<300

t_n=10-     (30)

n₀>300

t_n=12-

t_n=12-=1,93

Расчеты для остальных скоростей свожу в Таблицу№3.

Подготовительный тормозной  путь определяется:

S_n=      (31)

S_n==20,37

Расчеты для остальных скоростей свожу в Таблицу№3.

S_g=     (32)

S_g==7,16

Расчеты для остальных скоростей свожу в Таблицу№3.

S_т=S_n+∑S_g     (32)

S_т=27,53

Расчеты для остальных скоростей свожу в Таблицу№3.

 

 

Таблица №3. Расчет удельных ускоряющих и замедляющих сил.

 

V	ωₒ′	ωₒ₄′′	ωₒ₈″	ωₒ′′	ωon	ωx	ωxn	φсц	Fсц	fт	fу	φтр	bт	fз	tn	Sg	Sn	Sт
0	1,90	0,88	1,11	0,95	0,45	2,40	0,46	0,34	613714	7,49	7,04	0,27	112,20	-56,55	5,88	2,37	0,00	2,37
8	2,00	0,94	1,14	1,00	0,47	2,51	0,48	0,29	521089	6,36	5,88	0,21	95,27	-48,10	5,55	7,58	12,34	19,91
16	2,14	1,01	1,18	1,06	0,50	2,67	0,51	0,28	499830	6,10	5,59	0,17	91,38	-46,19	5,27	14,47	23,41	37,88
24	2,31	1,11	1,25	1,15	0,54	2,87	0,56	0,27	485304	5,92	5,38	0,15	88,72	-44,91	5,02	17,61	33,46	51,07
32	2,53	1,22	1,33	1,25	0,59	3,11	0,61	0,26	472826	5,77	5,17	0,14	86,44	-43,81	4,80	17,20	42,67	59,87
38	2,71	1,32	1,41	1,35	0,64	3,32	0,65	0,26	464082	5,66	5,02	0,13	84,84	-43,06	4,65	4,18	49,12	53,30
40	2,78	1,35	1,44	1,38	0,65	3,40	0,67	0,26	461241	5,63	4,97	0,13	84,32	-42,81	4,61	25,53	51,19	76,72
48	3,07	1,51	1,56	1,52	0,72	3,73	0,73	0,25	450123	5,49	4,77	0,12	82,29	-41,87	4,43	0,95	59,13	60,07
56	3,40	1,68	1,69	1,68	0,80	4,11	0,81	0,24	439282	5,36	4,56	0,11	80,31	-40,95	4,28	15,10	66,57	81,67
64	3,77	1,87	1,85	1,86	0,88	4,54	0,90	0,24	428617	5,23	4,35	0,11	78,36	-40,06	4,14	0,54	73,60	74,14
72	4,18	2,08	2,03	2,06	0,98	5,01	0,99	0,23	418071	5,10	4,12	0,10	76,43	-39,19	4,01	0,01	80,27	80,28
80	4,62	2,31	2,22	2,28	1,08	5,52	1,10	0,23	407611	4,97	3,89	0,10	74,52	-38,34	3,90