Реферат Тяговые расчёты локомотивной тяги

Поможем 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

Имя

Выберите тип работы:

Курсовая работа Дипломная работа Контрольная работа Реферат Отчет по практике Эссе Доклад Решение задач Научно-исследовательская работа Монография Аспирантский реферат Магистерская работа Научная статья Публикация статьи в ВАК Публикация статьи в Scopus Дипломная работа MBA Бизнес-план Тест/экзамен online Чертеж Рецензия

Принимаю Политику конфиденциальности

Продолжить

Скидка 25% при заказе до 8.11.2024

ОАО   РЖД.

ДАЛЬНЕВОСТOЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ.

 
                                                     Кафедра:  «Тепловозы и

тепловые двигатели»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: «Теория локомотивной тяги».

«Тяговые расчёты локомотивной тяги»
 

                                         

                                                      Разработчик

                                                                           ______К.Ю. Голобоков

                                         Шифр КТ – 04 – Л – 147
                                                                          Руководитель  проекта

                                                                            _____Б.Г. Постол
Хабаровск

2007
Задание:
Произвести:

·        Построение и спрямление профиля пути.

·        Выбор расчётного подъёма и определение массы состава.

·        Расчёт и построение удельных ускоряющих и замедляющих сил, действующих на поезд.

·        Определение допускаемых скоростей движения поезда по условиям торможения.

·        Определение времени и средних скоростей движения поезда по участку приближённым способом установившихся скоростей.

·        Построение графическим методом кривых скорости и времёни движения поезда по участку с остановкой на промежуточной станции и без остановки на ней

·        Построение кривой тока локомотива.

·        Определение общего расхода электроэнергии локомотивом и на единицу перевозочной работы железнодорожного транспорта.

·        Проверка тяговых электрических машин локомотива на нагрев.
Исходные данные:
1.     Локомотив - 2ТЭ121.

2.     Состав поезда в долях по массе:

4 – осных вагонов - 0,5

8 – осных вагонов - 0,5

          3.   Масса вагонов:

4 – осных вагонов - 88

8 – осных вагонов – 168

          4.   Тормозные колодки – чугунные

          5.   Доля тормозных осей в составе – 0,98.

          6.   Путь -  звеньевой.

          7.   Скорость по боковым путям – 30 км/ч.

Таблица 1. «Профиль и план пути»

№	Профиль пути		План пути
№			R , м		, град.
1	1050	О	Станция А
2	400	-1.0
3	350	-2.5
4	500	0
5	4200	+9.0	300	600
6	1200	0	900		35°
7	3900	-9.2	450	700
8	500	0
9	700	+3.5
10	1050	0	Станция Б
11	400	-3.2
12	500	-2.8
13	350	0
14	1500	-12.0
15	900	0
16	1450	+11.8
17	600	+6.2	350	450
18	1300	+5.8	1000	500
19	500	+2.7
20	1050	0	Станция В
ZSj	22400

Содержание работы:
     Введение.

1.     Построение и спрямление профиля пути.

2.     Выбор расчётного подъёма и определение массы состава.

3.     Расчёт и построение удельных ускоряющих и замедляющих сил, действующих на поезд.

4.     Определение допускаемых скоростей движения поезда по условиям торможения.

5.     Определение времени и средних скоростей движения поезда по участку приближённым способом установившихся скоростей.

6.     Построение графическим методом кривых скорости и времёни движения поезда по участку с остановкой на промежуточной станции и без остановки на ней

7.     Построение кривой тока локомотива.

8.     Определение общего расхода электроэнергии локомотивом и на единицу перевозочной работы железнодорожного транспорта.

9.     Проверка тяговых электрических машин локомотива на нагрев.

Заключение.

Введение.

1.1.
Построение

профиля

и

плана

пути


Элементами профиля пути являются уклоны
(подъёмы и спуски) и пло­щадки
(горизонтальный элемент, уклон которого равен нулю). Граница смежных элементов называется переломом

профиля
. Расстояние между смежными переломами профиля пути образует элемент

профиля
.

На профиле пути отмечают крутизну и протяженность элемента, высо­ты (отметки) переломных точек над уровнем моря, оси раздельных пунк­тов, границы станций и километровые отметки.

На плане пути наносят радиусы (углы) и длины кривых и прямых участ­ков пути и их месторасположение.

Заданный в таблице №1 профиль и план пути необходимо нанес­ти на лист миллиметровой бумаги шириной 297 мм и длиной 630 мм. Профиль вычерчивается в масштабе: путь 1 км —
20 мм, высота перелом­ных точек 1 м - 1 мм.

Отметки переломных точек рассчитываются по формуле:


                                      (1.1)

где h_Kj
- конечная для  элемента пути отметка профиля, м
,
h_HJ
-начальная для  элемента пути отметка профиля, м
.  - уклон (подъём или спуск), %о. Знак (+) ставится для подъема, знак (-) - для спуска; Sj
-длина элемента профиля пути, м
.

Порядок и результаты расчета отметок профиля пути сводим в табл. 1.1. Начальное значение отметки первого элемента профиля прини­маем равным . За на­чальное значение отметок последующих элементов берётся конечное значение предыдущей отметки.

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

        
                                         (1.2)

где S
_K
р
- длина кривой, м
;
R
- радиус кривой, м;  - центральный угол в градусах.

Определяем длину кривой на элементе 6 по формуле (1.2)



Кривую на плане пути размещаем произвольно, но в пределах элемен­та, в которую она входит. Длина прямого участка на плане пути определя­ется путём измерения.

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

В строке «отметки профиля пути» показаны высоты (отметки) точек перелома профиля над уровнем моря в м.
В строке «профиль» в числителе дан уклон каждого элемента в про­милле (%о), в знаменателе - длина уклона в м. Наклон черты показывает направление уклона. В строке «план пути» показаны радиусы R и длины S кривых в м, а также центральные углы а в градусах.

Таблица 1.1. «Расчет отметок профиля пути»

№ элемента			,м
1	1050	0
2	400	- 1,0
3	350	- 2,5
4	500	0
5	4200	+ 9,0
6	1200	0
7	3900	- 9,2
8	500	0
9	700	+ 3,5
10	1050	0
11	400	- 3,2
12	500	- 2,8
13	350	0
14	1500	- 12,0
15	900	0
16	1450	+ 11,8
17	600	+ 6,2
18	1300	+ 5,8
19	500	+ 2,7
20	1050	0

 
1.2.
Спрямление

профиля

пути


Общие

сведения
Действительный профиль пути настолько сло­жен, состоя из комбинаций различных спусков, подъемов и кривых, что пользование им крайне затруднительно, поэтому его упрощают. Упроще­ние заключается в замене его условным профилем - спрямленным
.

Спрямление профиля состоит из двух операций:

- спрямление в продольном профиле, путем объединения группы эле­ментов пути, лежащих рядом и имеющих близкую друг к другу кру­тизну;

- спрямление в плане путем замены кривых фиктивным

подъемом
в пределах спрямляемых элементов.

Правила

спрямления

пути. Спрямлять разрешается только близ­кие по крутизне элементы одного знака.

Площадки могут включаться в группы с элементами, имеющими как положительный знак, так и отрицательный.

Элемент профиля пути на

остановочных

пунктах
,
расчетный

подъ­
ем
,
подъем

круче

расчетного
, для которого выполняется проверка на возможность преодоления его за счет кинетической энергии, а также спуск, по которому определяется максимально допускаемая скорость движения по тормозным средствам поезда - не

объединяются

с

другими
элементами
(к ним добавляется только фиктивный подъем, если на них имеется кривая).

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

              для элемента 3: ;

              для элемента 4: .

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

Определяем фиктивный подъем от кривой, находящейся на спрямленном участке по формуле
                                      %о,                                               ( 1.5 )

где  – длина кривой в пределах спрямленного элемента;

       – радиус кривой в пределах спрямленного элемента.

    

%о.
Определяем суммарную крутизну спрямленного участка в рассматриваемом направлении по формуле
                                      %о                                                ( 1.6 )
%о.
Определяем суммарную крутизну спрямленного участка в противоположном направлении
%о.
Аналогичным образом произведем расчеты по спрямлению профиля пути и для других намеченных участков. Результаты расчетов сводим в таблицу 1,2.
Таблица 1.2  «Расчеты по спрямлению профиля пути»

№	Профиль			План			%о		%о
		%о								Туда	Обратно
1	2	3	4	5	6	7	8		9	10	11
1	1050	0	100			1050	Станция А			0	0
2	400	- 1,0	99,60			1250	- 1,016		0	- 1,016	+ 1,016
3	350	- 2,5	98,73
4	500	0	98,73
5	4200	+ 9,0	136,53	300	600	4200					+ 9,0
6	1200	0	136,53	900	549	1200				0	0
7	3900	- 9,2	100,65	450	700	3900				- 9,2	+ 9,2
8	500	0	100,65			500				0	0
9	700	+ 3,5	103,10			700				+ 3,5	- 3,5
10	1050	0	103,10			1050	Станция		Б	0	0
11	400	0	103,10			1250	- 2,114	0		- 2,114		+ 2,114
12	500	- 3,2	101,82
13	350	- 2,8	100,42
14	1500	0	100,42			1500				0	0
15	900	- 12,0	82,42			900				- 12,0	+ 12,0
16	1450	0	82,42			1450				0	0
17	600	+ 11,8	99,53			2400	+ 5,379		0,205	+ 5,58	-  5,58
18	1300	+  6,2	103,25	350	450
19	500	+  5,8	110,79	1000	500
20	1050	0	112,14			1050	Станция В			0	0
	22400

1.3.2 Определяем величину расчетного подъема
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 Определение массы состава

                                       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, .

                          ,                                   ( 2.2 )

где  – расчетная скорость локомотива,

                

                          ,                            ( 2.3 )

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

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

                          ,                       ( 2.4 )

где  – масса, приходящаяся на одну ось вагона.

Для четырехосных вагонов т, а для восьмиосных т.

                                                  ( 2.5 )

т.

Полученную массу состава для дальнейших расчетов округляем в меньшую сторону до значения кратного 50 т. В нашем случае масса состава будет равна т.

                                      т,                               ( 2.6 )

где  – сила тяги локомотива при трогании с места,

        – удельное сопротивление состава при трогании с места,  

                                                                         ( 2.7 )

т.

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

                                                                                ( 2.8 )

где – длина состава, м;

      – число локомотивов в поезде;

       – длина локомотива, .

                                                                                               ( 2.9 )

      – число однотипных вагонов в

       – длина вагона

                                                                                                (2.10)

где  – доля массы состава , приходящаяся на

       – средняя масса вагона

принимаем

принимаем

                                                                                      ( 2.11 )

где – скорость в конце проверяемого участка, ;

      – скорость поезда в начале проверяемого подъема, ;

       – средняя ускоряющая сила, .

                                                                                    ( 2.12 )

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

                                 

0	865000	50	320000
10	738500	57	282000
20	656500	70	228000
24,9	628000	80	200000
26,9	588500	90	176500
30	525500	100	157000
40	399000

Из рисунка 2.1 видно, что при средней скорости  сила тяги локомотива равна .

По формуле (2.2) определим основное удельное сопротивление движения локомотива при скорости .

                                                                     ( 2.14 )

где  – проверяемый подъем крутизной больше расчетного, %о.

.

.

Длина проверяемого подъема () меньше 3185 м, следовательно, этот подъем можно преодолеть за счет кинетической энергии, приобретенной на спусках перед этим подъемом.

3.    Расчёт и построение диаграмм удельных сил, действующих на поезд.

                          .                              ( 3.1 )

                                                                    ( 3.2 )

где – основное удельное сопротивление движения тепловозов на холостом ходу определяется по формуле

                                   .                                      ( 3.3 )

                                                                                  ( 3.4 )

где  для экстренного,  для полного служебного и  для служебного торможений;

– удельная тормозная сила поезда от действия тормозных колодок,

                                                                                       ( 3.5 )

где  – коэффициент трения колодок о колесо;

 – расчетный тормозной коэффициент поезда.

                                                                                                ( 3.6 )

                                                                                                                 ( 3.7 )

      – доля тормозных осей в составе, ;

     – расчетная сила нажатия тормозных колодок на ось, .

Масса локомотива  и его тормозные средства включаются в расчет только при наличии на участке спусков круче 20%о.

.

Тяговая характеристика		Тяга	Выбег		Торможение
					экстренное	служебное
0	865000	17,7791	- 1,5341	129,60	- 131,1341	- 66,3341
10	738500	14,9451	- 1,5437	95,04	- 96,5837	- 49,0673
20	656500	13,1080	- 1,5579	77,76	- 79,3179	- 40,4379
24,9	628000	12,4694	- 1,5665	72,10	- 73,6665	- 37,6165
26,9	588500	11,5845	- 1,5693	70,13	- 71,7003	- 36,6353
30	525500	10,1731	- 1,5703	67,39	- 68,9666	- 35,2716
40	399000	7,3390	- 1,6001	60,48	- 62,0801	- 31,8401
50	320000	5,5691	- 1,6281	55,54	- 57,1681	- 29,3981
57	282000	4,7178	- 1,6504	52,85	- 54,5004	- 28,0754
70	228000	3,5079	- 1,6979	48,96	- 50,6579	- 26,1779
80	200000	2,8807	- 1,6628	46,66	- 48,3228	- 24,9928
90	176500	2,3442	- 1,7863	44,77	- 46,5563	- 24,1713
100	157000	1,9173	- 1,8374	43,20	- 45,0374	- 23,4374

4.   Определение наибольших допустимых движения поезда по условиям торможения.

                                                                                            ( 4.1 )

где – путь подготовки тормозов действию, м;

      – путь действительного торможения, м.

                                                                                    ( 4.2 )

где  – скорость в начале торможения, ;

        – время подготовки тормозов к действию, с.

                                                                                                 ( 4.3 )

где  и – коэффициенты, определяемые в зависимости от числа осей;

       – удельная тормозная сила при скорости начала торможения.   

Строим зависимость  по двум точкам:  и . Точка пересечения зависимости и ломаной определяет максимально допустимую скорость движения поезда на спуске 12,0 %о, которая будет равна

Чтобы не выполнять подобные построения для каждого спуска участка, выполним аналогичные расчеты для профиля пути с %о. Путь подготовки тормозов к действию при скорости  в этом случае будет равен

5.   Приближённое  определение времени и средних скоростей движения поезда на участке способом установившихся.

Номера элементов j	Длина элементов	Уклон элемента %о
Ст.А 1	1,05	0	92,0	0,68
2	1,25	- 1,016	91,5	0,82
3	4,2	- 9,0	85,0	2,96
4	1,2	0	92,0	0,78
5	3,9	- 9,2	84,8	2,76
6	0,5	0	92,0	0,33
7	0,7	+ 3,5	65,0	0,65
Ст. Б 8	1,05	0	92,0	0,68
9	1,25	- 2,114	91,2	0,82
10	1,5	0	92,0	0,98
11	0,9	- 12,0	82.8	0,65
12	1,45	0	92,0	0,95
13	2,4	+ 5,58	45,0	3,20
Ст. В 14	1,05	0	92,0	0,68

                                                  ( 5.1 )

где – длина

      – равномерная скорость на

      – суммарное время простоя на промежуточных ст. участка,

      – суммарное время на разгон поезда после остановок,  

      – суммарное время на торможение поезда при остановках,  

                                                                                                  ( 5.2 )

где – ходовая скорость;

       – длина участка, км;

      – среднее, ходовое время движения поезда по участку без учета времени

                                                                            ( 5.3 )

                                                         ( 5.4 )

Перегон	Расстоя-ние между станция-ми, км	Время хода, мин	Время на разгон, мин	Время на замедле-ние, мин	Скорость, км/ч
А – Б	11,750	9,66	2	1	72,98	55,9	–
Б – В	7,500	7,96	2	1	56,53	41,06	–
А – В	22,400	16,94	4	2	79,33	58,59	48,10

                                                                                 ( 5.5 )

6.    Определение скорости и времени хода графическим методом.

Для построения кривой скорости  будем использовать данные о спрямленном профиле пути, массу состава, диаграммы удельных сил и допустимую скорость безопасного движения локомотива на спусках (по тормозам), допустимая скорость движения по приемоотправочным путям станции будет равна , (рисунок 6.1).

Кривая времени  строится на основании кривой скорости  на том же графике и в том же масштабе (рисунок 6.1).

Используя кривую времени определим время движения поезда по участку А–Б–В в целом и по перегонам, время на разгон  и замедление  поезда по станции Б, техническую и участковую скорость поезда, а также коэффициент участковой скорости  по данным о спрямленном профиле пути.

              ;          ;           .

() и от точки а до точки с ().

                                       

() и с учетом остановки на станции Б ().

.

И с учётом остановки на ст. Б.

Перегон	Расстоя-ние между станция-ми, км	Время хода, мин	Время на разгон, мин	Время на замедле-ние, мин	Скорость, км/ч
А – Б	11,750	17,2	–	3,6	40,9	33,9	–
Б – В	7,500	12,5	3,1	–	35,7	28,9	–
А – В	22,400	29,7	3,1	3,6	45,3	36,9	33,3

                                                 .

Анализ результатов расчета из таблицы 5.2 и таблицы 6.1 показывает, что ошибка  приближенного метода равномерных скоростей по сравнению с точным графическим методом МПС составляет

7.    Построение кривой тока локомотива.

Кривая тока генератора тепловоза в зависимости от пути  строится на графике кривых скорости и времени, на основании кривой скорости  и тока тягового генератора тепловоза в зависимости от скорости .

На кривой  возьмем точки перелома скорости и для каждой из них по кривой  определим ток генератора, полученные значения занесем в таблицу 7.1.

Точка	Скорость,	Режим движения		Точка	Скорость,	Режим движения
0	0	Тяга – ПП	7000	17	77	Тяга – ОП2	4100
1	10	Тяга – ПП	5750	18	77	ТР	0
2	20	Тяга – ПП	5075	19	70	ХХ	0
3	30	Тяга – ПП	4400	21	69	ХХ	0
ПП-ОП1	45	Тяга – ПП	3480	22	77	ХХ	0
		Тяга – ОП1	4260	23	75	Тяга – ОП2
6	50	Тяга – ОП1	4000	24	76	ТР	0
ОП1-0П2	53	Тяга – ОП1	4260	25	70	ТР	0
		Тяга – ОП2	3480	26	60	ТР	0
7	60	Тяга – ОП2	4750	27	50	ТР	0
8	60	Тяга – ОП2	4750	28	40	ТР	0
9	60	Тяга – ОП2	4750	29	30	Тяга – ПП	4400
10	60	ПТ	0	30	30	Тяга – ПП	4400
11	50	ХХ	0	31	20	ТР	0
12	60	Тяга – ОП2	4700	32	10	ТР	0
13	70	Тяга – ОП2	4300	33	0	0	0
14	74	Тяга – ОП2	4250
15	76	Тяга – ОП2	4200
16	77	Тяга – ОП2	4100

8.   Определение расхода топлива тепловозами.

Расход дизельного топлива на заданном участке определим по формуле
                                                                          ( 8.1 )

где  – расход топлива тепловозом на максимальной позиции контроллера

                   машиниста, ;

       – время движения поезда в режиме тяги, ;

        – расход топлива на холостом ходу, ;

         – время движения поезда в режиме холостого хода, .
                                              
Определяем удельный расход топлива
                           брутто                                 ( 8.2 )

где L – длина участка, км.
                           брутто.
Определим условный удельный расход топлива
                           брутто.                           ( 8.3 )

9.    Проверка тяговых машин локомотивов на нагрев.

Нагревание тяговой электрической машины локомотива зависит от величины тока, проходящего через ее обмотки. Чем больший ток проходит через ее обмотки, тем сильнее нагреваются ее части.

Проверка на нагревание выполняется на основании кривых тока  и кривой времени . Проверку произведем по формуле
                                                                                           ( 9.1 )

где – температура нагрева обмоток;

      – начальное превышение температуры, ;  

      – установившаяся температура, ;

      – интервал времени, в течение которого по обмоткам протекает

                неизменный средний ток, мин;

      Т – тепловая постоянная времени, мин.
Значения среднего тока в интервале  определим по формуле
                                                                                                      ( 9.2 )

где  – ток в начале и конце интервала .
                                                                                                                       ( 9.3 )

где  – число параллельных цепей соединения тяговых электродвигателей,

               .  
Полученная в результате расчета наибольшая на заданном участке температура перегрева не должна превышать величины
                                                                                                      ( 9.4 )

где  – допускаемое превышение температуры обмоток тяговых

                  электрических машин над температурой окружающего воздуха,

                   ;

       – температура наружного воздуха, .
                                               .
Разбиваем кривую тока (рисунок 7.1) на отрезки, в которых выполняется условие  и находим среднее значение тока генератора на каждом отрезке. Затем определяем значение тока ТЭД для каждого отрезка. Полученные значения заносим в таблицу 9.1.
Таблица 9.1  «Расчет температуры перегрева обмоток якоря ТЭД  ЭД-126А»

Отрезок на кривой
0’’ – 3’’	5700	950	2,7	43,5	0,0621	226,3
3’’ – 4’’	4400	733	0,6	33,7	0,0178	116,5
4’’ – ПП	3940	656	2,0	31,7	0,0631	95,1
ОП1- 6’’	4230	705	0,9	33,0	0,0273	107,9
6’’ – ОП2	3855	641	1,7	31,3	0,0543	91,3
ОП2 – 10’’	4230	805	4,3	36,2	0,1188	143,1
10’’ – 12’’	0	0	2,1	20,3	0,1034	0
12’’ – 16’’	4450	742	2,3	32,8	0,0701	120,6
16’’ – 18’’	4250	708	1,5	33,1	0,0453	108,9
18’’ – 23’’	0	0	4,2	20,3	0,2069	0
23’’ – 24’’	4250	708	0,7	33,8	0,0207	108,9
24’’– 29’’	0	0	2,3	20,3	0,1133	0
29’’– 30’’	4400	733	2,1	37,1	0,0566	117,5
30’’– 33’’	0	0	2,3	20,3	0,1133	0

На данном участке температура  не была превышена.

Список литературы.

1.            Б. Г. Постол “Теория локомотивной тяги”. Учебное-методическое пособие для курсового проектирования. Хабаровск 1999.

2.            Правила тяговых расчётов для поездной работы. МПС СССР – М. Транспорт 1971г.

3.            С. И. Осипов «Основы электрической и тепловозной тяги». М Транспорт 1985 г.