Реферат Тепловозная тяга
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.
от 25%
договор
1. Характеристика и краткое описание локомотива
Массовое производство тепловозов серии ТЭ3 началось в 1956 году и продолжалось до 1973 года. Постройка тепловозов серии ТЭ3 была организована на базе широкой кооперации Коломенского, Харьковского и Ворошиловского (Луганского) локомотивостроительных заводов, а также Харьковского завода тепловозного электрооборудования («Электротяжмаш»)
Кузов каждой секции тепловоза серии ТЭ3 состоит из главной рамы, через которую передается тяговое и тормозное усилия и каркаса вагонного типа, несущего боковые и побоковые стенки и крышу. На концах рамы каждой секции установлены автосцепки типа СА-3 с фрикционными аппаратами. Главная рама опирается на две трехосные тележки через восемь боковых опор. Центральные шкворни рамы вертикальных нагрузок не передают и служат только для восприятия горизонтальных сил. В средней части главной рамы размещена дизель-генераторная установка, имеющая свою поддизельную раму.
Боковые опоры располагались по окружности диаметром
Рамы тележек сварной конструкции состоят из двух боковин, связанных двумя концевыми балками и двумя межрамными креплениями. Устойчивость тележек достигалась за счет передачи вертикальных нагрузок от кузова через 4 опоры. Листовые рессоры, на хомуты которых опирались рамы тележек, были подвешены к надбуксовым балансирам. Рессоры состоят из 18 листов. Внешние концы балансиров крайних осей тележки связаны с рамой тележки при помощи цилиндрических пружин. Общий статический прогиб рессорной системы составлял
В каждой буксе находятся 2 подшипника с цилиндрическими роликами. Колесные пары с диаметром колес по кругу катания при новых бандажах
На каждой тележке установлены два тормозных цилиндра, обеспечивающие при помощи рычажной передачи одностороннее нажатие тормозных колодок на все колеса.
В каждой секции тепловоза находится десятицилиндровый двухтактный бескомпрессорный дизель 2Д100 с вертикально расположенными встречно движущимися поршнями, непосредственным впрыском топлива и прямо-точной щелевой продувкой. Блок дизеля – стальной цельносварной. Верхний и нижний коленчатые валы имеют по 12 коренных и 10 шатунных шеек. Валы связаны упругой вертикальной передачей с двумя парами конических зубчатых колес. Поршни дизеля – составные. Диаметр цилиндров
Регулятор частоты вращения вала дизеля – центробежного типа с гидравлическим сервомотором.
При частоте вращения валов 800 об/мин дизели развивают мощность
Охлаждение дизеля – водяное. С каждой стороны секции тепловоза установлено 18 масляных и 12 водяных секций. Секции холодильника охлаждаются воздухом, прогоняемым вентилятором; при частоте вращения валов дизеля 850 об/мин вентилятор вращается с частотой 1020 об/мин (зимний период) или 1380 об/мин (летний режим) в в зависимости от того, на какой ступени редуктора он работает. Температура воды и масла регулировалась периодическим включением и выключением вентилятора и ли открыванием верхних и боковых жалюзи. Управление ими осуществляется электропневматическими устройствами с пульта управления.
Вал дизеля через пластинчатую муфту соединен с валом тягового генератора МПТ-99/47. Он представляет собой самовентилирующуюся восьмиполюсную машину с добавочными полюсами и компенсационной обмоткой. Генератор имеет независимое возбуждение, для чего на каждой секции тепловоза установлен специальный возбудитель. Номинальная мощность тягового генератора равняется 1350 кВт (напряжение 550 В, ток 2455 А), максимальное напряжение
На тепловозе установлены тяговые электродвигатели ЭДТ-200А с с четырьмя главными и и четырьмя добавочными полюсами. Обмотка якоря петлевая с уравнительными соединениями, якорные подшипники – роликовые. Номинальная мощность тягового электродвигателя – 206 кВт (напряжение 275 В, ток 815 А), максимальная частота вращения якоря – 2200об/мин, масса тягового двигателя –
Электродвигатели попарно соединены последовательно и тремя параллельными цепями подключены к тяговому генератору.
На тепловозе установлен трехцилиндровый двухступенчатый поршневой компрессор КТ-6; производительность его при частоте вращения вала 850 об/мин - 5,3-5,7м3/мин воздуха.
Для обогрева водяной, масляной и топливной систем предусмотрен котел-подогреватель, работающий на жидком топливе.
На каждой секции тепловоза установлена кислотная аккумуляторная батарея 32ТН-450 (32 элемента общей емкостью 450 А∙ч) нпряжением 64 В. От этой батареи получет электроэнергию тяговый генератор в период пуска дизеля.
Тепловоз ТЭ3 имеет запас топлива 2×5440 кг, масла 2×1400 кг, воды - 2×800 л, песка
2×400 кг. Служебная масса тепловоза равняется 2×126т. Длительная сила тяги при скорости
2. Анализ и подготовка продольного профиля пути для выполнения тяговых расчетов
Для выполнения тяговых расчетов производят анализ продольного профиля железнодорожного участка пути.
В результате анализа должны быть предварительно выбраны подъемы: расчетный iр и скоростной iс.
2.1 Выбор расчетного и скоростного подъемов
Расчетным подъемом i
р называется один из наиболее крутых и затяжных подъемов на заданном участке, на котором поезд может достигнуть равномерной скорости, равной по величине расчетной скорости заданной серии локомотива.
Скоростным подъемом i
с называется один из самых крутых подъемов, преодоление которого возможно за счет использования кинетической энергии поезда.
Профиль пути № 9
0 | +3 | +2 | 0 | -4 | -6 | +5 | -8 | 0 | +10 | +3 | +2 | 0 | +9 |
1000 | 1400 | 900 | 1500 | 2000 | 400 | 600 | 500 | 300 | 1500 | 900 | 1100 | 1700 | 500 |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
0 | -8 | 0 | +4 | +5 | +3 | +2 | 0 |
1200 | 1700 | 1000 | 1200 | 1000 | 800 | 700 | 1500 |
15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 |
Правилами тяговых расчетов установлены следующие обозначения элементов пути: подъемы обозначаются знаком «плюс», спуски – знаком «минус», горизонтальные участки («площадки») – «нуль».
Таким образом, принимаем в качестве расчетного подъема iр = +10‰ на том основании, что он наиболее крутой, наибольшей протяженности.
Подъем iс = +9‰ принимаем в качестве скоростного на том основании, что он наиболее крутой (после i = +10‰).
2.2.Спрямление продольного профиля пути
Спрямление профиля состоит в замене нескольких, рядом лежащих, близких по крутизне, элементов действительного профиля одним суммарным (спрямлённым), что позволяет существенно уменьшить объём тяговых расчётов. Кроме того, в тяговых расчётах движение поезда рассматривается как движение материальной точки, т.е. не учитывается его длина, следовательно, при движении поезда по коротким элементам профиля, когда он одновременно находится на нескольких элементах профиля, нет смысла учитывать самостоятельное влияние этих элементов, а целесообразно объединять их в один спрямленный. Этим в ряде случаев достигается уменьшение погрешности тяговых расчётов.
Спрямлению подлежат рядом лежащие элементы профиля, имеющие одинаковый знак, близкие по значению уклоны (разница не более 3-4 ‰) и небольшую длину. Площадки (0 ‰) могут быть спрямлены с уклоном любого знака.
Крутизна спрямленного элемента
iс′ = [ ‰],
где i и S – крутизна и длина каждого из спрямляемых элементов.
Проверка возможности спрямления каждого элемента:
Si ≤ 2000/|ic – ij|,
где ij и Sj - крутизна и длина проверяемого j – го элемента.
i2,3 = ≈ +2,6 ‰
1400 ≤ 2000/|2,6-3|; 1400 < 5000 – верно;
900 ≤ 2000/|2,6-2|; 900 < 3333 – верно.
i5,6 = ≈ -4,3 ‰
2000 ≤ 2000/|-4,3+4|; 2000 < 6667 – верно;
400 ≤ 2000/|-4,3-(-6)|; 400 < 1176 – верно.
i11,12 = ≈ +2,4 ‰
900 ≤ 2000/|2,4-3|; 900 < 3333 – верно;
1100 ≤ 2000/|2,4-2|; 1100 < 5000 – верно.
i18,19,20,21 = ≈ +3,7 ‰
1200 ≤ 2000/|3,7-4|; 1200 < 6667 – верно;
1000 ≤ 2000/|3,7-5|; 1000 < 1538 – верно.
800 ≤ 2000/|3,7-3|; 800 < 2857 – верно;
700 ≤ 2000/|3,7-2|; 700 < 1176 – верно.
Расчёт спрямления заданного профиля пути
Таблица 1.
№ заданных элементов | Заданный профиль пути | Спрямленный профиль пути | № спрямленных элементов | Проверка | ||
S, м | i, ‰ | S, м | i, ‰ | |||
1 | 1000 | 0 | 1000 | 0 | 1 | |
2 | 1400 | +3 | 2300 | +2,6 | 2 | 1400 < 5000 900 < 3333 |
3 | 900 | +2 | ||||
4 | 1500 | 0 | 1500 | 0 | 3 | |
5 | 2000 | -4 | 2400 | -4,3 | 4 | 2000 < 6667 400 < 1176 |
6 | 400 | -6 | ||||
7 | 600 | +5 | 600 | +5 | 5 | |
8 | 500 | -8 | 500 | -8 | 6 | |
9 | 300 | 0 | 300 | 0 | 7 | |
10 | 1500 | +10 | 1500 | +10 | 8 | |
11 | 900 | +3 | 2000 | +2,4 | 9 | 900 < 3333 1100 < 5000 |
12 | 1100 | +2 | ||||
13 | 1700 | 0 | 1700 | 0 | 10 | |
14 | 500 | +9 | 500 | +9 | 11 | |
15 | 1200 | 0 | 1200 | 0 | 12 | |
16 | 1700 | -8 | 1700 | -8 | 13 | |
17 | 1000 | 0 | 1000 | 0 | 14 | |
18 | 1200 | +4 | 3700 | +3,7 | 15 | 1200 < 6667 1000 < 1538 800 < 2857 700 < 1176 |
19 | 1000 | +5 | ||||
20 | 800 | +3 | ||||
21 | 700 | +2 | ||||
22 | 1500 | 0 | 1500 | 0 | 16 | |
3. Расчет веса и массы поезда
3.1 Расчет веса и массы состава
Вес состава определяется исходя из условия равномерного движения поезда по расчетному подъему с расчетной скоростью тепловоза:
Q = [кН],где
Fкр - расчетная сила тяги тепловоза, Н;
Р - вес локомотива, кН;
w′0 - основное удельное сопротивление движению тепловоза в режиме тяги, Н/кН;
w″0 - основное удельное сопротивление движению вагонов, Н/кН;
ip - крутизна расчетного подъема, ‰.
Основное удельное сопротивление движению тепловозов в режиме тяги при расчетной скорости определяется по формуле:
w′0 = 1,9 + 0,01νр + 0,0003 νр2.
Основное удельное сопротивление движению состава из разнотипных вагонов определяется по формуле:
w″0 = αw″04 + βw″06 + γw″08, где
α, β, γ - процентное содержание однотипных вагонов в составе;
w″04, w″06, w″08 - основное удельное сопротивление движению четырех-, шести- и восьмиосных вагонов соответственно, Н/кН:
w″04 = 0,7 + ; q04 = .
w″06 = 0,7 + ; q06 = .
w″08 = 0,7 + ; q08 = .
α = 75% = 0,75 – 4хосные; q4 = 88т;
β = 10% = 0,1 – 6тиосные; q6 = 116т;
γ = 15% = 0,15 – 8миосные; q8 = 160т.
Расчётные параметры тепловоза ТЭ3
Расчётная скорость VР , км/ч | 20,5 |
Расчётная сила тяги FКР , кН | 202 |
Расчётный вес Р, кН | 1270 |
Сила тяги при трогании с места Fктр , кН | 291 |
Длина локомотива Lл , м | 17 |
w0' = 1,9+0,01*20,5+0,0003*(20,5)2 ≈ 2,23 Н/кН.
q04 = = 22 т; q06 = = 19,3 т; q08 = = 20 т.
Н/кН;
Н/кН;
Н/кН;
w″0 = 0,75*0,98+0,1*1,3+0,15*1,1 = 1,03 Н/кН;
Q = ≈ 16906 кН.
Масса состава по предварительному расчету:
mс = т, где
g – ускорение свободного падения, м/с2.
mс = = 1690,6 т.
3.2 Проверка веса поезда по длине приемо-отправочных путей
Длина поезда lп не должна превышать полезную длину приемо-отправочных путей станции lпоп:
lп ≤ lпоп, где
lп - длина поезда,м;
lпоп – полезная длина приемо-отправочных путей станции (lпоп = 850м), м.
Длина поезда определяется из выражения:
lп = lс + lл +10, где
lс - длина состава, м;
lл - длина тепловоза, м;
10 – запас длины на неточность установки поезда, м.
Длина состава:
lс = n4 l4 + n6 l6 + n8 l8 , где
n4,n6, n8 - количество однотипных вагонов в составе;
l4 ,l6 ,l8 - длина однотипных вагонов, м.
Количество однотипных вагонов в составе:
n4 = · ;
n6 = · ;
n8 = · , где
q4, q6, q8 - масса одного вагона из каждой группы однотипных вагонов, т.
n4 = ≈ 15 ваг;
n6 = ≈ 2 ваг;
n8 = ≈ 2 ваг;
lс = 15*14+2*17+2*20 =
lп = 284 + 17 + 10 =
Условие lп ≤ lпоп выполняется (311 ≤ 850).
3.3 Проверка веса состава на преодоление скоростного подъема
Основная задача проверки состоит в том, чтобы определить, сможет ли поезд преодолеть выбранный в качестве «скоростного» подъем с учетом использования кинетической энергии, накопленной на предшествующих элементах профиля.
Аналитическая проверка выполняется по формуле:
S = ∑ [м],
где νнi ,νкi - начальная и конечные скорости интервала, км/ч;
(fк – wк)i – средняя удельная результирующая сила, действующая на поезд в пределах интервала скорости от νнi до νкi , Н/кН.
Удельную силу (fк – wк)i можно рассчитать в пределах выбранного интервала изменения скоростей принимают равной удельной силе при средней скорости интервала, т. е.
[H/кH].
Если полученное расстояние больше или равно длине скоростного подъема Sс
S ≥ Sс,
то поезд преодолеет подъем.
νcр =
w0'* = 1,9 + 0,01νср + 0,0003 νср2 = 1,9+0,01*50,25+0,0003*(50,25)2 ≈ 3,16 Н/кН;
w04"* = 0,7 + = Н/кН;
w06"* = 0,7 + = Н/кН;
w08"* = 0,7 + = Н/кН;
w″0 = αw″04* + βw″06* + γw″08* = 0,75*1,35+0,1*1,7+0,15*1,35 ≈ 1,39 Н/кН;
(fк – wк) = || ≈ 6,06 Н/кН;
S = м.
νн =
νк = νр =
S > Sс (4115 >
3.4
Проверка веса поезда на трогание с места
Вес состава проверяют на возможность трогания с места на остановочных пунктах по формуле:
Qтр = - Р [кН],
где Fктр - сила тяги локомотива при трогании с места, Н;
wтр - удельное сопротивление состава при трогании с места, Н/кН;
iтр - крутизна элемента пути, на котором производится трогание с места, ‰.
Удельное сопротивление состава при трогании с места определяется по формуле:
wтр = wтр4 + wтр6 + wтр8 Н/кН,
где wтр4 ,wтр6 ,wтр8 - удельное сопротивление при трогании с места соответственно 4-осных, 6-осных, 8-осных вагонов, Н/кН.
wтр = Н/кН.
где q0 - масса, приходящаяся на одну колесную пару для данной группы вагонов, т.
Вес состава Qтр , полученный по условиям трогания с места, должен быть не менее веса состава Q, определенного по расчетному подъему, т. е. Qтр ≥ Q.
wтр4 = ≈ 0,97 Н/кН;
wтр6 = ≈ 1,06 Н/кН;
wтр8 = ≈ 1,04 Н/кН;
wтр = 0,75*0,97+0,1*1,06+0,15*1,04 ≈ 0,99 Н/кН;
Qтр = - 1270 ≈ 292669 кН.
Условие Qтр ≥ Q выполняется (292669 > 16906).
4. Расчет удельных равнодействующих сил
Для построения диаграммы удельных равнодействующих сил предварительно составляется таблица для четырех возможных режимов движения поезда по прямому горизонтальному участку:
- для режима тяги fк – w0 = f1(v);
- для режима холостого хода w0х = f2(v);
- для режима служебного торможения 0,5bm + w0х = f3(v);
- для режима полного служебного торможения 0,8bm + w0х = f4(v).
Расчетный коэффициент трения тормозных колодок φкр определяется по формуле:
φкр .
Удельный тормозной коэффициент поезда определяется по формуле:
bm = 1000·φкр ·υр,
где υр - расчетный тормозной коэффициент поезда.
Для грузового движения в расчетах можно принять нормативное значение, равное υр = 0,33.
При движении в режиме холостого хода для звеньевого пути
w′х = 2,4 + 0,011·ν + 0,00035·ν2 .
4. W′0 = w′0*Р = 2,23*1270 2832,1 Н;
6. W″0 = w″0*Q = 1,03*16906 = 17413,2 Н;
7. W0 = W′0 + W″0 = 2832+17413 = 20245 Н;
9. fk -w0 = Fk - W0/Q+P;
11. Wx = w′х*Р;
12. W0x = Wx + W″0;
13. w0x = W0x/Р+Q.