Задание на контрольную работу

1. 
   Провести анализ профиля пути.
   
2. 
   Установить крутизну расчетного подъема.
   
3. 
   Определить массу состава по выбранному расчетному подъему.
   
4. 
   Выполнить проверку массы состава по длине приемоотправочных путей раздельных пунктов заданного участка.
   
5. 
   Рассчитать таблицу и построить диаграмму удельных равнодействующих сил.
   
6. 
   Определить максимально допустимую скорость движения на наиболее крутом спуске участка при заданных тормозных средствах поезда.
   
7. 
   Построить кривые скорости v=f(s) и времени t=f(s).
   
8. 
   Рассчитать скорость и время хода поезда по участку аналитическим способом.
   



Исходные данные для контрольной работы
.

Вариант 1229



Профили пути



Расчетные параметры локомотива

1. 
   
   
2. 
   Провести анализ профиля пути.
   

Согласно задания состав движется от Ст.А к ст.К. Профиль пути состоит из 9 элементов среди которых имеются спуски, подъемы, площадки. Крутизна максимального спуска составляет i=-9 ‰, максимального подъема i=+9 ‰.

3. 
   Установить крутизну расчетного подъема.
   

Расчетный подъем- это наиболее трудный для движения в данном направлении элемент профиля пути, на котором достигается расчетная скорость.

Наибольший подъем крутизной i=+9 ‰ имеет протяженность S= 2000 м, но его нельзя использовать как расчетный, так как он небольшой длины и пред ним расположены спуски, позволяющие поезду подойти к этому подъему с большей скоростью.

Расчетным подъемом будет элемент, имеющий крутизну i=+7 ‰ и длину S= 6000 м.

4. 
   Определить массу состава по выбранному расчетному подъему.
   

Для выбрано расчетного подъема массу состава в тоннах вычисляют по формуле.

Q=Fкр-(wо,+iр)Pg(wо..+iр)g

где

Fкр-расчетная сила тяги локомотива, Н

P- расчетная масса локомотива, т

wо,- основное удельное сопротивление локомотива, Н/кН

wо..- основное удельное сопротивление состава, Н/кН

iр-крутизна расчетного подъема, ‰

g- ускорение свободного падения.

wо,=1,9+0,01v+0,0003v2

wо,=1,9+0,01×46.7+0,0003×46.72=1.9+0.467+0.654=3.021

wо..=0.7+3+0.1v+0.0025v2q04

где q₀₄ – масса приходящаяся на одну колесную пару четырехосного вагона, т/ось.

q04=q44

q04=884=22 т/ось

wо..=0.7+3+0.1×46.7+0.0025×46.7222=1.296

Q=676900-(3.021+7)×276×9.81(1.296+7)×9.81=7984 т

5. 
   Выполнить проверку массы состава по длине приемоотправочных путей раздельных пунктов заданного участка.
   

Чтобы выполнить проверку массы состава по длине приемоотправочных путей, необходимо определить число вагонов в составе.

m4=Qq4

m4=798488=90.7=91 (вагон)

Общая длина поезда

L_n=15m₄+lл+10, м

где 15- длина четырехосного вагона

10- запас длины на неточность установки поезда.

L_n=15х91+50+10=1425, м

Проверка возможности установки поезда на приемоотправочных путях

L_n≤ L_nоп

где L_nоп- длина приемоотправочных путей, м

1425<1550

6. 
   
   
7. 
   Рассчитать таблицу и построить диаграмму удельных равнодействующих сил.
   

Для построения диаграммы удельных равнодействующих сил предварительно составляем таблицу для трех режимов ведения поезда по прямому горизонтальному пути.

Таблицу удельных равнодействующих сил, заполняем для скоростей от 0 до конструктивной v_констр через 10 км/ч.

Удельные тормозные силы поезда вычисляются по формуле.

bт=1000φкрϑр

где

φкр- расчетный коэффициент трения колодок о колесо

ϑр- расчетный тормозной коэффициент состава

ϑ=∑КрQg=Кр4×n4Qg

где n4- число осей состава, n4=4m4=364

Кр4- расчетные силы нажатия тормозных колодок на ось вагона на ось вагона

Кр4=41,5 кН/ось

ϑ=41,5×3647984×9,81=0,193

Диаграмма удельных равнодействующих сил предоставлена в Приложении 2.

8. 
   Определить максимально допустимую скорость движения на наиболее крутом спуске участка при заданных тормозных средствах поезда.
   

Полный (Расчетный) тормозной путь.

Sт=Sn + Sg

где Sn- путь подготовки тормозов к действию



Sg- действительный тормозной путь на протяжении которого поезд движется с действующими в полную силу тормозами.

Sn=0.278×ϑн×tn, м

где ϑн-скорость в начале торможения

tn- время подготовки тормозов.

tn=12-18×icbт-для составов длиной более 300 осей

Ic- крутизна уклона, для которого решается задача

bт- удельная тормозная сила при начальной скорости торможения ϑн.

Число осей в составе n=4×m4=364

tn=12-18×(-9)49.601=15.267

Sno=0 Snконструкт=0,278×100×15,267=424,4

9. 
   Построить кривые скорости v=f(s) и времени t=f(s).
   

Графическое решение тормозной задачи приведено в Приложении 3.

Имеется несколько графических методов определения скорости и времени движения поезда по участку.

В настоящее время для графических расчетов принято два способа:

• 
  Способ инж. Липеца, для построения зависимости скорости от пройденного пути v=f1(s);
  
• 
  Способ инж. Лебедева, представляющий дальнейшее развитие способа Липеца, для построения зависимости времени хода поезда от пройденного пути t=f2(s)
  

Кривые скорости и времени предоставлены в Приложении 4.

10. 
    Рассчитать скорость и время хода поезда по участку аналитическим способом.
    

Определим время хода поезда по участку от момента трогания до прохода последнего элемента участка.

1. 
   
   
2. 
   Первый элемент участка
   

S1=1800 i=-1.5 ‰

В интервале v=0÷10 по диаграмме удельных равнодействующих сил в режиме тяги при средней скорости 5 км/ч

(f-w₀+i)ср=9,68+1,5=11,18 Н/кН

t1=10-02×11.18=0.45 мин

S1=4.17×(102-02)11.18=37 м

v=10÷20 (f-w₀+i)ср=8,6+1,5=10,1 Н/кН

t2=20-102×10.1=0.49 мин

S2=4.17×(202-102)10.1=124 м

v=20÷30 (f-w₀+i)ср=8,23+1,5=9.73 Н/кН

t3=30-202×9.73=0.513 мин

S3=4.17×(302-202)9.73=214 м

v=30÷40 (f-w₀+i)ср=7.8+1,5=9.3 Н/кН

t4=40-302×9.3=0.526 мин

S4=4.17×(402-302)9.3=314 м

v=40÷46.7 (f-w₀+i)ср=7.5+1,5=9.0 Н/кН

t5=46.7-402×9.0=0.372 мин

S5=4.17×(46.72-402)9.0=269 м

v=46.7÷50 (f-w₀+i)ср=7.3+1,5=8.0 Н/кН

t6=50-46.72×8.0=0.206 мин

S6=4.17×(502-46.72)8.0=166 м

v=50÷60 (f-w₀+i)ср=6.4+1,5=7.9 Н/кН

t7=60-502×7.9=0.633 мин



S7=4.17×(602-502)7.9=580 м

Пройденный путь до достижения поездом скорости 60 км/ч составляет.

S1+S2+S3+S4+S5+S6+S7=37+124+214+314+269+166+580=1704 м

Методом подбора найдем повышение скорости при которой поезд проходит оставшиеся 96 м.

v=60÷61,5 (f-w₀+i)ср=5,8+1,5=7.3 Н/кН

t8=61,5-602×7.3=0.136 мин

S8=4.17×(61,52-602)7.3=104 м

3. 
   Второй элемент участка
   

S2=2800 i=-6 ‰

v=61,5÷70 (f-w₀+i)ср=4,4+6=10,4 Н/кН

t9=70-61,52×10.4=0.409 мин

S9=4.17×(702-61,52)10.4=448 м

v=70÷80 (f-w₀+i)ср=2,4+6=8,4 Н/кН

t10=80-702×8,4=0.438 мин

S10=4.17×(802-702)11.4=595 м

v=80÷90 (f-w₀+i)ср=1,2+6=7,2 Н/кН

t11=90-802×7,2=0.694 мин

S11=4.17×(902-802)7,2=985 м

v=90÷93 (f-w₀+i)ср=0,5+6=6,5 Н/кН

t1293-902×6,5=0.385 мин

S12=4.17×(932-902)6,5=593 м

Скорость достигла максимально допустимой -93 км/ч. Необходимо произвести служебное торможение снизив скорость до 90 км/ч. Используя кривую служебного торможения диаграммы удельных равнодействующих.



v=93÷90 (f-w₀+i)ср=-27,05+6=-21,5 Н/кН

t1390-932×(-21,5)=0.116 мин

S13=4.17×(902-932)-21,5=179 м

4. 
   Третий элемент участка
   

S3=8000 i=-9 ‰

v=90÷80 (f-w₀+i)ср=-27,7+9=-18,7 Н/кН

t14=90-802×(-18,7)=0.267 мин

S14=4.17×(802-902)-18,7=379 м

v=80÷70 (f-w₀+i)ср=-28+9=-19 Н/кН

t15=70-802×(-19)=0.263 мин

S15=4.17×(702-802)-19=329 м

v=70÷60 (f-w₀+i)ср=-29+9=-20 Н/кН

t16=60-702×(-20)=0.250 мин

S16=4.17×(602-702)-20=271 м

Отпустив тормоза двигаемся на холостом ходу.

v=60÷70 (f-w₀+i)ср=-1.8+9=7.2 Н/кН

t17=70-602×7.2=0.694 мин

S17=4.17×(702-602)7.2=753 м

v=70÷80 (f-w₀+i)ср=-1.9+9=7.1 Н/кН

t18=80-702×7.1=0.704 мин

S18=4.17×(802-702)7.1=881 м



v=80÷90 (f-w₀+i)ср=-2.1+9=6.9 Н/кН

t19=90-802×6.9=0.724 мин

S19=4.17×(902-802)6.9=1027 м

v=90÷93 (f-w₀+i)ср=-2.2+9=6.8 Н/кН

t20=93-902×6.8=0.367 мин

S20=4.17×(932-902)6.8=567 м

Суммируем пройденный путь по спуску

S=379+329+271+753+881+1027+567=4207 м

Оставшийся путь по спуску (8000-4207=3793) пройдем со скоростью 93 км/ч, поддерживаемой регулировочным торможением.

S21=3793 м

t21=3793×6093=2.4 мин

5. 
   Четвертый элемент участка
   

S4=1600 i=0 ‰

На этом элементе необходимо произаести служебное торможение и снизить скорость до 60 км/ч.

v=93÷90 (f-w₀+i)ср=-27,5 Н/кН

t22=90-932×(-27,5)=0.09 мин

S22=4.17×(902-932)-27,5=140 м

v=90÷80 (f-w₀+i)ср=-27,7 Н/кН

t23=80-902×(-27,7)=0.180 мин

S23=4.17×(802-902)-27,7=256 м

v=80÷70 (f-w₀+i)ср=-28 Н/кН

t24=70-802×(-28)=0.179 мин

S24=4.17×(702-802)-28=223 м

v=70÷60 (f-w₀+i)ср=-29 Н/кН



t25=60-702×(-29)=0.172 мин

S25=4.17×(602-702)-29=187 м

Путь пройденный в режиме служебного торможения составляет:

S=140+256+223+187=806 м

Оставшуюся часть пути поезд пройдет в режиме тяги .

v=60÷67 (f-w₀+i)ср=4,7 Н/кН

t26=67-602×4,7=0.760 мин

S26=4.17×(672-602)4,7=806 м

6. 
   Пятый элемент участка
   

S5=2000 i=9 ‰

На этом элементе удельная равнодействующая сила в режиме тяги отрицательна, т.е скорость будет снижаться.

v=67÷60 (f-w₀+i)ср=4,8-9=-4,2 Н/кН

t27=60-672×(-4,2)=0.833 мин

S27=4.17×(602-672)-4,2=883 м

v=60÷55 (f-w₀+i)ср=6,1-9=-2,9 Н/кН

t28=55-602×(-2,9)=0.833 мин

S28=4.17×(552-602)-2,9=1142 м

7. 
   Шестой элемент участка
   

S6=6000 i=7 ‰

Так как удельная равнодействующая сила в режиме тяги отрицательна, то скорость будет продолжать снижаться.

v=55÷50 (f-w₀+i)ср=6,8-7=-0,8 Н/кН

t29=55-502×(-0,8)=3,13 мин

S29=4.17×(552-502)—0,8=2737 м

При расчетной скорости vр=46,7 км/ч поезд двигается равномерно.



S30=6000-2737=3263 м

t30=3263×6046,7=4,17 мин

8. 
   Седьмой элемент участка
   

S7=2400 i=0 ‰

v=46,7÷50 (f-w₀+i)ср=7,2 Н/кН

t31=46,7-502×7,2=0.24 мин

S31=4.17×(46,72-502)7,2=185 м

v=50÷60 (f-w₀+i)ср=6,5 Н/кН

t32=60-502×6,5=0.78 мин

S32=4.17×(602-502)6,5=706 м

v=60÷70 (f-w₀+i)ср=4,4 Н/кН

t33=55-602×4,4=1,14 мин

S33=4.17×(702-602)4,4=1232 м

v=70÷71,5 (f-w₀+i)ср=3,2 Н/кН

t34=71,5-702×3,2=0,23 мин

S34=4.17×(71,52-702)3,2=277 м

9. 
   Восьмой элемент участка
   

S8=1500 i=6 ‰

На этом элементе удельная равнодействующая сила в режиме тяги отрицательна, т.е. скорость будет снижаться.

v=71,5÷70 (f-w₀+i)ср=3,2 -6=-2,8 Н/кН

t35=70-71,52×(-2,8)=0,27 мин

S35=4.17×(702-71,52)-2,8=316 м

v=70÷65 (f-w₀+i)ср=3,7 -6=-2,3 Н/кН

t36=65-702×(-2,3)=1,09 мин



S36=4.17×(702-652)-2,3=1223 м

10. 
    Девятый элемент участка
    

S9=1700 i=1,5‰

v=65÷70 (f-w₀+i)ср=3,7 -1,5=2,2 Н/кН

t37=70-652×2,2)=1,14 мин

S37=4.17×(702-652)2,2=1279 м

Методом подбора найдем повышение скорости, при которой поезд проходит оставшийся путь.

v=70÷71,5 (f-w₀+i)ср=3,3 -1,5=1,8 Н/кН

t38=71,5-702×1,8=0,42 мин

S38=4.17×(71,52-702)1,8=492 м

Результаты вычислений сведены в сводной таблице.



Литература

1. 
   Кононов В.Е. Подвижной состав и тяга поездов: Уч.пос.-М:РГОТУПС, 2002
   
2. 
   Осипов С.И., Осипов С.С. Основы тяги поездов: Учеб. Для техникумов ж.д. транспорта.-М: УМК МПС,2006
   
3. 
   Кононов В.Е., Скалин А.В., Ибрагимов М.А. Локомотивы (общий курс),2008