РОСЖЕЛДОР
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ростовский государственный университет путей сообщения»
(РГУПС)
Кафедра «Электрический подвижной состав»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе
по дисциплине
«Электрические железные дороги»
на тему:
«Элементы тяговых расчетов»
Выполнила: студентка Семиглазова Е.А.
Группа: МЭ-2-626
Проверил: доц. Рубан В.Г.
Ростов–на–Дону
2010
Содержание
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1 Спрямление профиля пути. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2 Определение массы состава. Проверка массы
состава. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3 Расчёт удельных ускоряющих и замедляющих
сил поезда. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
4 Расчёт основного удельного сопротивления
движению поезда на выбеге . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
5 Расчёт и построение кривых движения поезда. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
6 Определение расхода электроэнергии на преодоление основного и дополнительного сопротивлений движению. . . . . . . . . . . . . . . 15
Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Список используемой литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Введение
Тяговые расчеты являются составной частью науки о тяге поездов и служат для решения различного рода задач, связанных с движением поездов и возникающих при проектировании железных дорог, локомотивов, вагонов и в процессе их эксплуатации. В объем расчётов входят: предварительный выбор массы и типа поездов; расчёт времён хода и скоростей движения по перегонам; определение зависимостей потребления поездами тока или мощности от пути или времени и расхода энергии на их движение; расчёт нагревания тяговых двигателей и другого электротягового оборудования; окончательное уточнение параметров электроподвижного состава, масс поездов, режимов и эксплуатационных показателей их работы.
Для решения этих задач требуется построение кривых и графиков движения поездов и кривых потребляемых токов.
Утверждённые МПС Правила тяговых расчётов для поездной работы (ПТР) регламентируют нормативы, применяемые в расчётах эксплуатируемых и проектируемых железных дорог общего пользования России.
1 Спрямление профиля пути
Для упрощения тяговых расчётов произведём спрямление профиля пути, суть которого состоит в замене рядом лежащих, близких по крутизне элементов одним, длина которого равна сумме длин отдельных элементов. Кривые на спрямляемом участке заменим фиктивными подъёмами.
Последовательность спрямления профиля:
– из заданного профиля пути сгруппируем смежные элементы, подлежащие спрямлению;
– группы элементов определим по формуле
,
где – сумма произведений спрямляемых элементов крутизной ik и длинной Sk;
– сумма длин спрямляемой группы элементов, м;
Рассмотрим первую группу из следующих элементов профиля: 2,3,4
0/00 .
Рассмотрим вторую группу из следующих элементов профиля: 8,9
0/00 .
– произведём проверку возможности спрямления для каждого элемента, входящего в группу:
,
где – абсолютная разность между уклоном спрямленного участка и проверяемого элемента,
Таблица 1 – Спрямление профиля пути
№ элемента |
ik,0/00 |
Sk,м |
,0/00 |
,0/00 |
,м |
Проверка неравенства Sk 2000/ ik |
2 |
2 |
1200 |
2,8 |
0,8 |
2500 |
выполняется |
3 |
3 |
900 |
0,2 |
10000 |
выполняется |
|
4 |
4 |
650 |
1,2 |
1666,6 |
выполняется |
|
8 |
-3,7 |
700 |
- 4
|
0,3 |
6666,6 |
выполняется |
9 |
-4,1 |
1800 |
0,1 |
20000 |
выполняется |
– определим крутизну фиктивных подъёмов от кривых участков пути:
где Sкр.к и Rк – длина и радиус кривых в пределах спрямляемого участка пути соответственно, м;
– найдём окончательное значение уклона спрямляемого участка с учётом кривых (приведённый уклон)
Величина i ‘c может быть отрицательной (спуск) и положительной (подъём), а значение i “c всегда положительное
Результаты спрямления представим в таблицу 2.
Таблица 2 – Результаты спрямления профиля пути
Спрямленный |
№ элемента |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|||
профиль |
i ,0/00 |
0 |
3,03 |
0 |
9,5 |
0 |
-3,87 |
0 |
|||
|
S,м |
900 |
2750 |
1300 |
4500 |
850 |
2500 |
1050 |
|||
Заданный профиль |
№ элемента |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
i ,0/00 |
0 |
2 |
3 |
4 |
0 |
9,5 |
0 |
-3,7 |
-4,1 |
0 |
|
S,м |
900 |
1200 |
900 |
650 |
1300 |
4500 |
850 |
700 |
1800 |
1050 |
Расчетным участком пути является элемент, имеющий максимальный для данного участка подъем при максимальной длине. Это участок №6 заданного профиля или №4 спрямленного профиля (ip = 9,5 0/00 , Sр=4500м)
2 Определение массы состава. Проверка массы состава
Массу состава определим, исходя из движения поезда по расчётному подъёму ip
где Fкр – расчётная сила тяги электровоза, кгс;
P – масса электровоза, т;
ip – крутизна спрямлённого расчётного участка пути, 0/00
W‘0 ,W“0 – основное удельное сопротивление движению при установившейся (расчётной) скорости соответственно электровоза и вагонов по формулам, приведённым в (1), кгс/т
Основное удельное сопротивление движению для электровоза на бесстыковом пути при тяге определяется по формуле
,
3 кгс/т
Основное удельное сопротивление движению для 4–осного грузового вагона на подшипниках скольжения на бесстыковом пути определяется по формуле
,
где q0 – средняя для состава нагрузка от оси на рельсы, т
,
0,94 кгc/т,
т.
Проверка массы состава Q на трогание с места осуществляется по формуле
,
где wTP – удельное сопротивление поезда при трогании с места, кгс/т;
FKTP – сила тяги электровоза, развиваемая при трогании с места, кгс.
,
где – удельные сопротивления при трогании с места локомотива, 4–, 6–, 8–осных вагонов на подшипниках скольжения и качения соответственно, кгс/т;
–весовая доля 4–,6–,8–осных вагонов в составе поезда соответственно.
Для подвижного состава на подшипниках скольжения
,
кгс/т,
1 кгс/т,
0/00.
Таким образом, электровоз ВЛ82 с силой тяги FKTP =47400 кгс обеспечит трогание с места поезда, составленного из 4–осных вагонов массой P+Q=4500 т на горизонтальном участке и всех подъёмах до =9,50/00 включительно.
3 Расчёт удельных ускоряющих и замедляющих сил поезда
Ускоряющее усилие рассчитаем в следующей последовательности
, кгс,
где w0 – полное сопротивление движению поезда, кгс;
– удельное сопротивление движению электровоза, кгс/т;
– удельное сопротивление движению вагона, кгс/т.
, кгс,
где Fy – ускоряющая сила, действующая на поезд, кгс;
FK – касательная сила тяги электровоза, определяемая из тяговой
характеристики.
В расчётах используется упрощённая тяговая характеристика, имеющая пологий участок ограничения по сцеплению (от V=0 до V=Vp) и один крутой участок ограничения по ослаблению поля.
, кгс/т,
где fy – удельное ускоряющее усилие, действующее на поезд, кгс/т.
=3 · 200+0,94 · 4300 = 4642 кгс,
= 65300 – 4642 = 60658 кгс,
кгс/т.
Результаты расчёта занесём в таблицу 3.
Таблица 3 – Расчётные данные для построения зависимости fy(V)
V, |
wo', |
wo", |
wo' * P, |
wo" * Q, |
wo, |
Fk, |
Fy=Fk-wo, |
fy= Fy /(P+Q), |
км/ч |
кгс/т |
кгс/т |
кгс |
кгс |
кгс |
кгс |
кгс |
кгс/т |
0 |
1,900 |
1,081 |
380,000 |
4648,095 |
5028,095 |
65300 |
60271,905 |
13,39 |
5 |
1,946 |
1,102 |
389,250 |
4740,238 |
5129,488 |
57000 |
51870,512 |
11,53 |
10 |
2,005 |
1,129 |
401,000 |
4852,857 |
5253,857 |
54700 |
49446,143 |
10,99 |
15 |
2,076 |
1,160 |
415,250 |
4985,952 |
5401,202 |
53400 |
47998,798 |
10,67 |
20 |
2,160 |
1,195 |
432,000 |
5139,524 |
5571,524 |
52400 |
46828,476 |
10,41 |
30 |
2,365 |
1,281 |
473,000 |
5508,095 |
5981,095 |
50600 |
44618,905 |
9,92 |
40 |
2,620 |
1,386 |
524,000 |
5958,571 |
6482,571 |
49100 |
42617,429 |
9,47 |
51 |
2,958 |
1,523 |
591,650 |
6548,695 |
7140,345 |
47400 |
40259,655 |
8,95 |
55 |
3,096 |
1,579 |
619,250 |
6787,857 |
7407,107 |
36400 |
28992,893 |
6,44 |
60 |
3,280 |
1,652 |
656,000 |
7105,238 |
7761,238 |
28600 |
20838,762 |
4,63 |
65 |
3,476 |
1,731 |
695,250 |
7443,095 |
8138,345 |
22400 |
14261,655 |
3,17 |
70 |
3,685 |
1,814 |
737,000 |
7801,429 |
8538,429 |
17600 |
9061,571 |
2,01 |
80 |
4,140 |
1,995 |
828,000 |
8579,524 |
9407,524 |
11400 |
1992,476 |
0,44 |
90 |
4,645 |
2,195 |
929,000 |
9439,524 |
10368,524 |
7500 |
-2868,524 |
-0,64 |
100 |
5,200 |
2,414 |
1040,000 |
10381,429 |
11421,429 |
5000 |
-6421,429 |
-1,43 |
Таким образом, нами вычислены значения удельных ускоряющих сил, действующих на поезд во всём диапазоне эксплуатационных скоростей.