Реферат Тяговые расчёты
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего
от 25%

Подписываем
договор
Курсовая работа по теме:
“Тяговые расчёты”
Содержание
Введение
1. Техническая характеристика заданного локомотива
2. Анализ профиля пути и выбор расчётного и кинетического подъёмов
3. Спрямление и приведение профиля пути
4. Определение массы состава по расчётному подъёму
5. Проверка найденной массы состава:
5.1. на преодоление кинетического подъёма
5.2. по длине приёмо-отправочных путей
5.3. на трогание с места
6. Расчёт и построение диаграмм равнодействующих сил
7. Определение максимальной скорости движения по спускам
8. Построение кривых:
8.1. скорости движения поезда и её анализ
8.2. времени следования по участку
8.3. токов
9. Проверка массы состава по нагреванию тяговых электродвигателей
10. Расчёт расхода топлива тепловозами на тягу поездов
Список использованной литературы
Введение
Тяговые расчёты являются прикладной частью теории тяги поездов и позволяют решать многочисленные практические задачи, возникающие при проектировании и эксплуатации железных дорог. К числу важнейших задач относятся:
определение массы грузовых составов при заданном типе локомотива в соответствии с профилем, скоростью движения и временем хода по участкам и отдельным перегонам;
определение необходимых параметров локомотива для обеспечения заданной пропускной и провозной способности участка;
составление графика движения поездов – основного документа работы железнодорожного транспорта;
выбор наиболее рационального размещения станций, остановочных и раздельных пунктов при проектировании железных дорог;
определение параметров системы энергоснабжения при электрификации железной дороги: размещение тяговых подстанций и определение их мощности, расчёт тяговой сети и другое.
На железнодорожном транспорте России методы производства тяговых расчётов и необходимые для их выполнения нормативы регламентируются Правилами тяговых расчётов (ПТР) для поездной работы.
В настоящее время тяговые расчёты выполняются преимущественно на ЭВМ по имеющимся программам в банках ВЦ и на кафедрах. Однако для математической формулировки задач необходимо понимать физическую сущность явлений, сопровождающих процесс движения поезда, и знать основные приёмы и способы тяговых расчётов.
1. Техническая характеристика тепловоза 2ТЭ116
Тепловоз 2ТЭ116 имеет следующие характеристики:
Тип передачи электрическая
Осевая характеристика 2(3о-3о)
Мощность по дизелю, л. с. 6000
Количество дизелей в секции 1
Конструкционная скорость, км/ч 100
Расчётная сила тяги, кгс 50600
Расчётная скорость, км/ч 24,2
Вес в рабочем состоянии, т 274
Удельный вес тепловоза, кг/л. с. ч 40,0
Тип дизеля Д49
Тактность 4
Число цилиндров 16
Удельный вес дизеля, кг/л. с. ч 5,0
Удельный расход топлива, г/л. с. ч 150
Длина тепловоза по осям автосцепок, мм 40340
Мощность главного генератора, кВт 4000
Мощность электродвигателя, кВт 307
Экипировочные запасы в одной секции, кг
топливо 6300
вода 1500
масло (в системе дизеля) 1450
песок 1000
2. Анализ профиля пути и выбор расчётного и кинетического подъёмов
Подъём, по которому рассчитывают массу состава, называют расчётным
Кинетическим (скоростным, инерционным)
Исходя из приведённых определений, выбираем: расчётный подъём – элемент №4, кинетический подъём – элемент №12.
3. Спрямление и приведение профиля пути
Спрямление состоит в замене ряда смежных, одинаковых знаков коротких и близких по крутизне элементов действительного профиля пути одним элементом эквивалентной крутизны
Значение уклона спрямлённого и приведённого элемента в продольном профиле и плане пути определяется по формуле:
где
Крутизна спрямляемого элемента в продольном профиле пути определяется по формуле:
где
Возможность спрямления проверяется поочерёдно для всех элементов действительного профиля пути, входящих в спрямляемый участок, по формуле:
где
Не допускается спрямлять: элементы разного знака, расчётный и кинетический подъёмы, элементы остановочных пунктов (станций), а также элементы, не удовлетворяющие условию (3.3), то есть не прошедшие проверки.
Кривые участки пути на действительном профиле вызывают дополнительное сопротивление движению поезда. Расчёты по замене кривой фиктивным подъёмом, эквивалентным по сопротивлению движения, называют приведением профиля пути.
Величину фиктивного подъёма от кривой на спрямлённом или приведённом элементе, определяют по формуле:
где
Величина
Таблица. 2.1
Действительный профиль пути | Спрямлённый профиль пути | |||||||||
Номер элемента | Длина SJ, м | Крутизна | Кривые | Длина | Крутизна эквив-го уклона | Крутизна привед-го уклона | | Номер элемента | ||
RJ, м | Sкр J, м | Sc=∑SJ, м | | | Туда | Обратно | ||||
1 | 900 | +2 | | 900 | +2 | +2 | -2 | 1 | ||
2 | 300 | +1,4 | 850 | 400 | 1100 | +3,3 | +0,3 | +3,6 | -3,0 | 2 |
3 | 800 | +4 | ||||||||
4 | 4500 | +7 | 4500 | +7 | +7 | -7 | 3 | |||
5 | 300 | +2 | 950 | 350 | 400 | +1,5 | +0,6 | +2,1 | -0,9 | 4 5 |
6 | 100 | 0 | ||||||||
7 | 600 | -4 | 600 | -4 | -4 | +4 | 6 | |||
8 | 4300 | -8 | 4300 | -8 | -8 | +8 | 7 | |||
9 | 1050 | -4 | 1050 | -4 | -4 | +4 | 8 | |||
10 | 2100 | -10 | 2100 | -10 | -10 | +10 | 9 | |||
11 | 800 | 0 | 1300 | 380 | 800 | +0,3 | +0,3 | +0,3 | ||
12 | 2300 | +9,5 | 2300 | +9,5 | +9,5 | -9,5 | 10 | |||
13 | 250 | +2,5 | 1200 | 680 | 750 | +0,8 | +0,5 | +1,3 | -0,3 | 11 |
14 | 500 | 0 | ||||||||
15 | 1080 | -1,5 | 1080 | -1,5 | -1,5 | +1,5 | 12 |
Элементы 2 и 3:
Проверка:
Элементы 5 и 6:
Проверка:
Элемент 11:
Элементы 13 и 14:
Проверка:
4. Определение массы состава по расчётному подъёму
Масса состава по расчётному подъёму определяется с точностью до 50 тонн по формуле:
где FK – расчётная сила тяги для данного локомотива, FK=50600 кгс; P – расчётная масса локомотива, P=274 т;
Осевая нагрузка рассчитывается по формуле:
где qбр – средняя масса брутто вагонов, nj – осность вагонов.
Основное удельное сопротивление движению локомотива
где
Тогда
5. Проверка найденной массы состава
5.1. Проверка найденной массы состава на преодоление кинетического подъёма
Длину пройденных отрезков пути определяют по формуле:
где vкj и vнj – скорость поезда в конце и начале задаваемого интервала скорости на проверяемом кинетическом подъёме, км/ч;
Удельная сила тяги определяется выражением:
где FK – сила тяги, определяемая по тяговым характеристикам для средней скорости интервала
Удельная замедляющая сила находится по формуле:
где
1)
2)
3)
4)
Отрезки пути, полученные за время снижения скорости в каждом интервале, просуммируем и сравним с длиной кинетического подъёма:
2100≤708.08+660.88+618.41+576.14=2563,51– условие выполняется.
Вывод: поезд с локомотивом серии 2ТЭ116 и массой состава
5.2. Проверка найденной массы состава по длине приёмо-отправочных путей
Длина поезда
Приёмоотправочный путь по длине выбираем наименьшим из первого и последнего элементов заданного профиля;
Длина поезда определяется из выражения
где
Длина состава равна:
где
Количество вагонов по типам определяется по формуле
где
Так как длина поезда больше длины приёмоотправочных путей (1070>900), то необходимо уменьшить массу состава
где
Вывод: поезд массой
5.3. Проверка найденной массы состава на трогание поезда с места
Одним из трудных режимов работы локомотива, когда используется его полная мощность и максимальные токи в тяговых двигателях, является трогание на остановочных пунктах (станциях).
Масса состава при трогании определяется по формуле
где
Удельное сопротивление движению определяется по формуле
где
Сравним массу состава
25372,7> 4900, то есть выполняется условие:
Вывод: трогание поезда с места с массой состава
6. Расчёт и построение диаграмм удельных равнодействующих сил
Уравнение движения поезда определяет связь в дифференциальной форме между массой состава, его скоростью, временем движения и действующими на поезд силами. Поезд рассматривается как материальная точка и все действующие на него силы считаются приложенными к ободу колёс в месте опоры их на рельсы. Для облегчения вычислений уравнение движения поезда представляют в так называемых удельных единицах.
где
При движении на поезд действуют сила тяги
Для решения уравнения движения поезда и построения кривой скорости от пути графическим методом необходимо иметь диаграммы (кривые) равнодействующих ускоряющих и замедляющих сил в названных режимах ведения поезда по прямому горизонтальному участку пути, а именно:
диаграмму
диаграмму
диаграмму
диаграмму
7. Определение максимальной скорости движения по спускам
По условиям безопасности движения любой поезд, независимо от крутизны спусков, имеющихся на участке, должен быть остановлен на расстоянии, равном длине расчётного (полного) тормозного пути.
Величина полного тормозного пути ST нормируется МПС и составляет:
при скорости грузового поезда до 80 км/ч Sт=1000 м – для спусков крутизной до
Аналитически полный тормозной путь определяется выражением
Sт = Sп + Sд, (7.1)
где Sп – путь подготовки тормозов к действию, зависящий от начальной скорости торможения
Путь подготовки тормозов к действию рассчитывается по формуле
Время подготовки тормозов к действию зависит от величины удельной тормозной силы
для грузовых составов с числом осей 200…300
где
Для
если
если
если
если
Для
если
если
если
если
Для обеспечения своевременного торможения в практике требуется знать максимально допустимую скорость движения поезда на спусках различной крутизны. Допустимые скорости начала торможения определяются графическим способом, сущность которого заключается в построении зависимости допустимой скорости начала торможения от крутизны спуска:
Для построения зависимости
В координатах
Подобным образом строим кривые
Чтобы определить допустимую скорость начала торможения на каждом из выбранных спусков от вертикальных линий, соответствующих Sт=1000 м и Sт=1200 м, слева направо откладываем вычисленные Sп на уровне скоростей
0, численная величина которой равна допустимой скорости начала торможения. Поступая аналогичным образом, получим для остальных спусков точки N
4
,
N
8
,
N
12
.
Получив допустимые скорости начала торможения на выбранных спусках, их значения переносим в виде точек
Таким образом, график
8. Построение кривых скорости, времени и тока
8.1 Построение кривой скорости
Кривая скорости строится методом МПС с использованием диаграмм удельных ускоряющих и замедляющих сил в режиме тяги – по кривой
При построении зависимости
режим движения поезда (тяга, холостой ход или торможение);
характер изменения скорости движения поезда в зависимости от профиля пути, то есть крутизны уклонов;
положения точки-полюса на оси удельных ускоряющих и замедляющих сил.
Режим движения выбираем в зависимости от необходимости увеличения или уменьшения скорости и возможных её ограничений. Например, при отправления поезда со станции, то есть для увеличения скорости или для преодоления элементов профиля пути, имеющих большую крутизну подъёма, применяется режим тяги.
Режим холостого хода используется обычно в случаях, когда дальнейшее использование режима тяги сопровождается увеличением скорости движения поезда выше допустимой, а также перед включением и после выключения тормозов, то есть до и после включения режима тяги.
Режим торможения используется при снижении скорости или при необходимости остановки поезда. В любом случае интервал изменения скорости при построении зависимости не должен превышать 10 км/ч.
Допустимая скорость движения ограничивается состоянием пути, тормозными средствами поезда, конструкцией локомотива и вагонов. В курсовой работе за максимально допустимую скорость движения по состоянию пути принимается скорость, равная 80 км/ч. Величина допустимой скорости на спусках определяется при выполнении раздела 7.
Положение точки-полюса на оси удельных ускоряющих и замедляющих сил определяется величиной уклона рассматриваемого элемента профиля пути. Например, если элемент профиля пути расположен на подъёме
В начальный момент времени поезд отправляется в режиме тяги отправляется со станции А, его начальная скорость равна 0 км/ч. Следовательно, начальная точка 0 кривой скорости
Далее на оси
Для построения кривой
8.2 Построение кривой времени
Построение кривой времени
Время движения в минутах на любом отрезке пути определяется как разность ординат кривой времени
8.3 Построение кривой тока
Кривая тока
Методика построения кривой тока сводится к следующему. НА кривой скорости
При построении кривой тока главного генератора тепловоза также учитываем переключения рукоятки контроллера машиниста с позиции на позицию; на кривой тока главного генератора обозначается этот переход с позиции на позицию.
Построение кривой тока ведётся только при движении поезда в режиме тяги. В режимах холостого хода и торможения ток отсутствует, и кривая
9. Проверка массы состава по нагреванию главного генератора
Нагревание обмоток тяговых двигателей или главных генераторов локомотивов зависит от величины тока, протекающего через них, то есть силы тяги, и продолжительности его действия. Для ведения большей массы состава требуется большая сила тяги, следовательно, больший ток.
Возможность проведения состава расчётной массы по всему участку с использованием выбранных режимов проверяем по нагреванию электрических машин.
Превышение температуры обмоток двигателя над температурой окружающей среды
определяем аналитическим методом по приближённым формулам:
при нагревании (при работе в режиме тяги)
, (9.1)
где
– установившееся превышение температуры при определённом токе, оС;
– промежуток времени, в течение которого протекает данный ток, мин; Т – постоянная времени, мин;
– начальное превышение температуры (принимается значение в конце предыдущего промежутка времени
), оС.
при отсутствии тока (в режимах выбега и механического торможения) происходит охлаждение (
) и выражение (9.1) примет вид
. (9.2)
Использование данных формул допускается при условии, что
. (9.3)
У тепловоза серии 2ТЭ116 проверяют на нагревание тяговые электродвигатели. Среднее значение тока берём между двумя соседними точками. Среднее значение тока тягового двигателя тепловоза определим по формуле:
, (9.4)
где
– число двигателей в секции, для тепловоза 2ТЭ116
.
По графе 14 таблицы 9.1 выбираем максимальную температуру перегрева
и сравниваем её с допустимым значением превышения температур обмоток
. Должно выполниться условие:
; (9.5)
49.60<140 – условие действительно выполняется.
Вывод: тяговые двигатели данного локомотива с массой поезда
Q
=4900 т на участке длиной 19.88 км не перегреваются.
10. Расчёт расхода топлива тепловозами на тягу поездов
Затраты на электроэнергию или топливо являются одним из важнейших элементов в себестоимости перевозок, и поэтому точное определение их величины необходимо для установления норм и различных технико-экономических расчётов.
Общий расход топлива тепловозом на перемещение состава определяется, как сумма расходов топлива за отрезки времени, соответствующие постоянному расходу топлива и средней постоянной скорости движения в режиме тяги
, и расхода топлива за время движения на холостом ходу
:
, (10.1)
где
– расход (минутный) топлива при
скорости движения и используемой позиции контроллера, кг/мин;
– промежуток времени работы дизеля, в пределах которого скорость движения поезда принята постоянной, мин;
– удельный расход топлива тепловозом на холостом ходу, кг/мин.
Удельный расход натурного (дизельного) топлива в килограммах на единицу перевозочной работы (кг/(104 т*км бр.)) составит
, (10.2)
где L – длина участка, км.
Для планирования расхода топлива в качестве единицы измерения принимают удельный расход условного топлива
, (10.3)
где 1,43 – тепловой эквивалент топлива, определяемый, как отношение теплоты сгорания дизельного (41900 кДж/кг) и условного (29300 кДж/кг) топлива.
Таблица 10.1
Расчёт расхода топлива тепловозом серии 2ТЭ116 массой состава
Q
=4900 т
кг;
;
.
Список использованной литературы
1. Правила тяговых расчётов для поездной работы. М., 1985.
2. Тяговые расчёты. Методические указания к курсовому проектированию под редакцией Ю. Н. Ликратова. Новосибирск, 1989.
3. Подвижной состав и тяговое хозяйство железных дорог / Под ред. А. П. Третьякова. М.,1971.
Нагревание обмоток тяговых двигателей или главных генераторов локомотивов зависит от величины тока, протекающего через них, то есть силы тяги, и продолжительности его действия. Для ведения большей массы состава требуется большая сила тяги, следовательно, больший ток.
Возможность проведения состава расчётной массы по всему участку с использованием выбранных режимов проверяем по нагреванию электрических машин.
Превышение температуры обмоток двигателя над температурой окружающей среды
при нагревании (при работе в режиме тяги)
где
при отсутствии тока (в режимах выбега и механического торможения) происходит охлаждение (
Использование данных формул допускается при условии, что
У тепловоза серии 2ТЭ116 проверяют на нагревание тяговые электродвигатели. Среднее значение тока берём между двумя соседними точками. Среднее значение тока тягового двигателя тепловоза определим по формуле:
где
По графе 14 таблицы 9.1 выбираем максимальную температуру перегрева
49.60<140 – условие действительно выполняется.
Вывод: тяговые двигатели данного локомотива с массой поезда
Q
=4900 т на участке длиной 19.88 км не перегреваются.
10. Расчёт расхода топлива тепловозами на тягу поездов
Затраты на электроэнергию или топливо являются одним из важнейших элементов в себестоимости перевозок, и поэтому точное определение их величины необходимо для установления норм и различных технико-экономических расчётов.
Общий расход топлива тепловозом на перемещение состава определяется, как сумма расходов топлива за отрезки времени, соответствующие постоянному расходу топлива и средней постоянной скорости движения в режиме тяги
где
Удельный расход натурного (дизельного) топлива в килограммах на единицу перевозочной работы (кг/(104 т*км бр.)) составит
где L – длина участка, км.
Для планирования расхода топлива в качестве единицы измерения принимают удельный расход условного топлива
где 1,43 – тепловой эквивалент топлива, определяемый, как отношение теплоты сгорания дизельного (41900 кДж/кг) и условного (29300 кДж/кг) топлива.
Таблица 10.1
Расчёт расхода топлива тепловозом серии 2ТЭ116 массой состава
Q
=4900 т
Номер точки перелома кривой | | | Позиция рукоятки контроллера | Режим работы тепловоза | | |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 | 5 15 23,5 31 30,5 26 29 37 44 51 61 71 78 75 75 75 71 76 75 69 73 78,5 74,5 65 55 46,5 44,5 45 42 35 25 15 5 | 0,65 0,65 0,6 2,45 2,9 7,2 0,8 0,6 0,35 0,8 0,8 0,85 0,35 0,35 0,85 0,3 0,55 0,5 0,45 0,05 0,8 0,6 0,55 0,65 0,65 0,55 0,7 0,3 0,3 0,2 0,15 0,2 0,15 | 9 11 15 15 15 15 15 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 15 15 15 15 15 15 0 0 0 0 0 0 | тяга тяга тяга тяга тяга тяга тяга холостой ход холостой ход холостой ход холостой ход холостой ход холостой ход торможение холостой ход торможение холостой ход холостой ход торможение торможение холостой ход тяга тяга тяга тяга тяга тяга холостой ход торможение торможение торможение торможение торможение | 8,0 12,0 16,0 16,0 16,0 16,0 16,0 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 16,0 16,0 16,0 16,0 16,0 16,0 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 | 5,2 7,8 9,6 39,2 46,4 115,2 12,8 0,3 0,175 0,4 0,4 0,425 0,175 0,175 0,425 0,15 0,275 0,25 0,225 0,025 0,4 9,6 8,8 10,4 10,4 8,8 11,2 0,15 0,15 0,1 0,075 0,1 0,075 |
| | ∑=27,85мин | | | | ∑=299,85кг |
Список использованной литературы
1. Правила тяговых расчётов для поездной работы. М., 1985.
2. Тяговые расчёты. Методические указания к курсовому проектированию под редакцией Ю. Н. Ликратова. Новосибирск, 1989.
3. Подвижной состав и тяговое хозяйство железных дорог / Под ред. А. П. Третьякова. М.,1971.