Тяговые Расчеты
Размещено на Федеральное Агентство железнодорожного транспорта Уральский государственный университет путей сообщения Кафедра «Электрическая тяга» КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине: «Подвижной состав и тяга поездов» на тему «Тяговые расчеты» Екатеринбург 2013г. РЕФЕРАТ Ключевые слова: расчетный подъем- подъем не самый крутой, но достаточно длинный, на котором может быть достигнута равномерная скорость движения поезда; тормозной путь- расстояние, проходимое поездом от начала торможения (с момента поворота ручки крана машиниста или стоп- крана) до его остановки; спрямление профиля пути- используется для учета влияния кривых и уклонов пути на сопротивление движению поезда при расчете массы состава, определении скорости движения и времени хода. В курсовой работе произведен анализ заданного профиля пути, выбран расчетный и проверяемый подъем.
Основы тяги поездов и тяговых расчетов. Правила тяговых расчетов.. В издании ПТР 1961 г. Впервые появился самостоятельный раздел «Тяговые расчеты для железных дорог узкой колеи» (ширина колеи - 1067 и 750 мм), а в издании 1969 г. - «Тяговые расчеты на ЭВМ». [ТРГреб] В ПТР приводятся следующие нормы для производства тяговых расчетов: - формулы для определения сопротивления движению подвижного состава.
По массе состава и расчетному подъему выбрана серия локомотива, выполнено спрямление профиля пути. Построены диаграммы удельных равнодействующих сил, графически решена тормозная задача. Построены графики скорости и времени движения хода поезда, рассчитаны техническая и участковая скорости движения поезда. Определен расход электроэнергии на тягу поезда.
ВВЕДЕНИЕ Тяга поездов и тяговые расчеты - это научная дисциплина, которая изучает силы, действующие на поезд и движение поезда под действием этих сил. Расчетная часть дисциплины- это тяговые расчеты. С помощью тяговых расчетов устанавливают вес состава, скорости и времена следования поездов. Определяют размещение тяговых средств на сети железных дорог, рассчитывают себестоимость перевозок и т. Методы тяговых расчетов включают в себя целый комплекс методов и приемов. Определение веса поездов, скорости движения и времени хода их по перегонам, расходы топлива и т.
В данной курсовой работе на основе исходных данных необходимо произвести расчеты массы состава по выбранному расчетному подъему, расчет длины поезда и ее сопоставления с заданной длиной приемо- отправочных путей, на станции произвести спрямление профиля пути, рассчитать расход электроэнергии. Велика роль тяговых расчетов в определение важнейших норм и показателей эксплуатационной работы дороги. Она еще больше возрастает с расширением сферы использования тяговых расчетов.
Очевидно, теория тяги служит научной основой функционирования всей системы транспорта. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Вариант 434 Род тяги электрическая Род тока переменный Состав поезда в% по массе: 8-осных вагонов 8 4-осных вагонов 92 Масса вагона брутто: 8-осного 162 4-осного 74 Тормозные колодки композиционные Масса состава, т 7700 Номер профиля пути № 3 Таблица 1.1-Профиль к заданию на курсовую работу Номер элемента Крутизна уклона, о/оо Длина элемента, м Кривые(радиус и длина в м) Станции участка 1 2 3 4 5 1 -1,5 1250 Ст. В 2 0,0 700 3 -3,0 800 4 +2,0 1200 5 +8,0 5000 R=150;S=500 6 -3,0 500 7 -4,0 300 8 +10,0 900 9 -3,0 4500 10 -1,0 1000 R=210;S=500 11 +2,0 1050 Ст.Б 12 -10,0 1800 13 +2,0 600 14 +1,0 1200 R=700;S=600 15 +3,0 1900 16 -8,0 4800 17 -3,0 600 18 -1,0 1200 R=900;S=100 19 +2,0 1600 20 +1,0 900 R=800;S=500 21 -2,0 1150 Ст.А 2. АНАЛИЗ ПРОФИЛЯ ПУТИ И ВЫБОР РАСЧЕТНОГО ПОДЪЕМА Расчетный подъем - это наиболее трудный для движения в данном направлении элемент профиля пути, на котором достигается расчетная скорость, соответствующая расчетной силе тяги локомотива. Если наиболее крутой подъем участка достаточно длинный, то он принимается за расчетный. Если же наиболее крутой подъем заданного участка имеет небольшую протяженность и ему предшествует «легкие» элементы профиля, на которых поезд может развить высокую скорость, то такой подъем не может быть принят за расчетный, так как поезд преодолевает его за счет накопленной кинетической энергии.
В этом случае за расчетный следует принять подъем меньшей крутизны, но большей протяженности, на котором может быть достигнута равномерная скорость. Расчетным подъемом будет элемент, имеющий крутизну iр=+8,50/00 и длину S=5000 м, так как он наибольшей длины. I//с=(700/4800)(500/150)= +0,50/00 i=8+0,5= +8,50/00 Проверяемый уклон iпр=+10 о/оо. ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР СЕРИИ ЛОКОМОТИВА Условием движения с постоянной скоростью является равенство касательной силы тяги локомотива полной силе сопротивления движению поезда. Применительно к движению на расчетном подъеме это условие выражено формулой Fкр=mс.q(//о+iр)+mл.q(/о+iр) (3.1) где mл- расчетная масса локомотива; /о и //о- основное удельное сопротивление движению соответственно локомотива и состава, Н/кН; iр- крутизна расчетного подъема, 0/00. Крутизну расчетного подъема определяют по формуле iр= iд+ iф (3.2) где iд- крутизна действительного подъема, 0/00; iф- крутизна фиктивного подъема, 0/00.
Крутизна фиктивного подъема iф=(700/R).(Sкр/S) (3.3) где R- радиус кривой, м; Sкр- длина кривой, м; S- длина элемента, м. /0 = 1,9+0,01V+0,0003V2 (3.4) Величины /0 и //0 определяют для расчетной скорости локомотива Vр.
При электрической тяге Vр принимаем равной 42 км/ч и mл=190 т. /0 = 1,9+0,01.42+0,0003.422=2,85 Н/кН Основное удельное сопротивление состава в Н/кН определяется по формуле: - для четырехосных вагонов на роликовых подшипниках //04 = 0,7 +(3+0,1V+0,0025V2)/m 04 (3.5) Основное удельное сопротивление 8-осных вагонов //08 = 0,7 +(6+0,038V+0,0021V2)/m08 (3.6) Здесь m 04, m 08 -масса, приходящаяся на одну колесную пару соответственно 4-, 8-осного вагона, т/ось.
M 04 = m 4/4, m 08 = m 8/8 (3.7) где m 4, m 8 -масса брутто соответственно 4-, 8-осного вагона. M 04 = 74/4=18,5 т/ось, m 08 = 162/8=20,25 т/ось //04 = 0,7 +(3+0,1.42+0,0025.422)/18,5=1,33 Н/кН //08 = 0,7 +(6+0,038.42+0,0021.422)/20,25=1,26 Н/кН //0 =(8.1,26 + 92.1,33)/100=1,32 Н/кН Основное удельное сопротивление движению состава, сформированного из вагонов различных типов, определяют по формуле //0=(р8.//08+р4.//04)/100 (3.8) где р8, р4-процент соответственно восьмиосных и четырехосных вагонов.
F/ кр=7700.9,81(1,32+8,5)+190.9,81(2,85+8,5)=741773Н=742 кН Т.к. F кр, значит уменьшаем массу состава. F/ кр=5100.9,81(1,32+8,5)+190.9,81(2,85+8,5)=512460Н=513 кН 2.
F/ кр=5050.9,81(1,32+8,5)+190.9,81(2,85+8,5)=507643Н=508 кН Выбираем массу состава 5050 т. Проверяем правильность выбора серии локомотива по условию: Fкр=(1,0-1,05)F/кр (3.9) Выбираем локомотив серии ВЛ80р с расчетной силой тяги 512 кН. Расчетные параметры локомотива ВЛ80р Расчетная сила тяги Fкр, Н 512000 Расчетная скорость Vр, км/ч 43,5 Расчетная масса mл, т 192 Конструкционная скорость Vконстр, км/ч 110 Сила тяги при трогании с места Fк тр, Н 691000 Длина локомотива lл, м 33 /0 = 1,9+0,01.43,5+0,0003.43,52=2,9 Н/кН //04 = 0,7 +(3+0,1.43,5+0,0025.43,52)/18,5=1,35 Н/кН //08 = 0,7 +(6+0,038.43,5+0,0021.43,52)/20,25=1,27 Н/кН //0 =(8.1,27 + 92.1,35)/100=1,34Н/кН F/ кр=5050.9,81(1,34+8,5)+192.9,81(2,9+8,5)=508951Н=509 кН 4. ОЦЕНКА ПРАВИЛЬНОСТИ ВЫБОРА СЕРИИ ЛОКОМОТИВА, РАСЧЕТНОГО И ПРОВЕРЯЕМОГО ПОДЪЕМА Сделаем проверку рассчитанной массы состава на возможность надежного преодоления встречающегося на участке короткого подъема крутизной больше расчетного с учетом использования кинетической энергии, накопленной на предшествующих «легких» элементах профиля. При этом используется расчетное соотношение S = (4,17.(V2к - V2Р))/(fк - к )ср (4.1) где Vн - скорость в начале проверяемого подъема (Vн=70-75 км/ч); Vк - скорость в конце проверяемого подъема (Vк Vр), км/ч. Vср =(Vн + Vр)/2.
Vср =(80 + 43,5)/2=61,8 км/ч Удельную силу тяги fк ср и удельное сопротивление к ср вычисляют по формулам (fк-к ) ср =(Fк-(/0 +i пр)mл.g-(//0 +iпр)mс.g)/(mл+mс)g (4.2) /0 = 1,9+0,01.61,8+0,0003.61,82=3,66 Н/кН //04 = 0,7 +(3+0,1.61,8+0,0025.61,82)/18,5=1,71 Н/кН //08 = 0,7 +(6+0,038.61,8+0,0021.61,82)/20,25=1,51 Н/кН //0 =(8.1,51+ 92.1,71)/100=1,69 Н/кН (fк-к ) ср =(420000-(3,66 +10)192.9,81-(1,69 +10)5050.9,81)/(192+5050).9,81=-3,59 Н/к Н S = (4,17.(43,52 - 802))/(-3,59)=5236 м 900 м- условие выполняется. Вывод: локомотив с массой состава 5050 т сможет преодолеть подъем с уклоном +10о/оо. Произведем проверку массы состава на возможность трогания с места на раздельных пунктах. Масса состава на возможность трогания с места на станции или на раздельных пунктах проверяется по формуле mтр= (Fктр/(wтр+iтр).g)-Р (4.3) где Fктр- сила тяги локомотива при трогании состава с места, Н; iтр- крутизна наиболее трудного элемента на раздельных пунктах,о/оо; wтр- удельное сопротивление поезда при трогании с места, Н/кН wтр= р04.
wктр4 + р08. wктр8 (4.4) где wктр4, wктр8- удельные сопротивления при трогании с места соответственно для 4- осных и 8- осных вагонов на подшипниках качения, Н/кН; р04, р08 - соответственно доли 4- осных и 8- осных вагонов на подшипниках качения в составе. Для вагонов на подшипниках качения wктр =28/(mо+7) (4.5) wктр4 =28/(18,5+7)=1,1 Н/кН wктр8 =28/(20,25+7)=1,03 Н/кН wтр =0,92.1,1+0,08.1,03=1,09 Н/кН На ст.Б iтр= +2,0 о/оо: mтр= (691000/(1,09+2).9,81)-192=0 т 5050 т Вывод: локомотив с данной массой состава 5050 т сможет тронуться с места на раздельном пункте Б, станции А и В располагаются на спуске. РАСЧЕТ ДЛИНЫ ПОЕЗДА Длину поезда учитывают при тормозных расчетах, при построении графика скорости, для определения возможности приема поезда на заданный путь. Количество вагонов в составе ni=(mc/mв).(рi/100) (5.1) где mв- масса вагонов данного типа, т; рi- доля вагонов данного типа.
N8=(5050/162).(8/100)=3 ваг n4=(5050/74).(92/100)=63 ваг Длина поезда с учетом запаса 10м на неточность его установки в пределах пути lп=nili+lл+10 (5.2) где lл- длина локомотива, м; li- длина вагона данного типа, м. Lп=3.20+63.15+ м Lпоп (1250 м, 1050 м, 1150 м) Вывод: состав с данным количеством вагонов сможет разместиться на приемо- отправочных путях раздельных пунктов. СПРЯМЛЕНИЕ ПРОФИЛЯ ПУТИ Для повышения точности результатов тяговых расчетов, а также для сокращения объема последних и, следовательно, времени на их выполнение, необходимо спрямлять профиль пути. Спрямление профиля состоит в замене двух или нескольких смежных элементов продольного профиля пути одним элементом, длина которого Sс равна сумме длин спрямленных элементов (S1, S2, Sn), т. Sс=S1+S2Sn (6.1) Крутизна iс вычисляется по формуле iс =(i1S1+i2S2InSn)/(S1+S2Sn) (6.2) где i1, i2, in -крутизна элементов спрямляемого участка, 0/00. Проведем проверку возможности спрямления группы элементов профиля по формуле (2000/i) Si (6.3) где Si - длина спрямляемого элемента, м; i - абсолютная величина разности между уклоном спрямляемого участка и уклоном проверяемого элемента, о/оо, т.е.
Кривые на спрямленном участке заменяются фиктивным подъемом, крутизна которого определяется по формуле i//с =(700/Sс).(Sкр i/Ri) (6.4) где Sкр I и Ri - длина и радиус кривых в пределах спрямленного участка, м. Крутизна спрямленного участка с учетом фиктивного подъема от кривой ic=ic/+i//c (6.5) Результаты расчетов по спрямлению заданного профиля пути сводятся в таблицу 6.1. Спрямляем 2 и 3 участки. Iс =(0.700-3.800)/(700+800)= -1,6о/оо i2=-1,6-0=1,6о/оо i3=-1,6+3,0=1,4о/оо (2000/1,6)=1250 700 м (2000/1,4)=1429 800 м Спрямляем 6 и 7 участки. Iс =(-3.500-4.300)/(500+300)=-3,4о/оо i6=-3,4+3,0= 0,4о/оо i7=-3,4+4,0=0,6о/оо (2000/0,4)=5000 500 м (2000/0,6)=3333 300 м Спрямляем 13,14 и 15 участки. Iс =(2.600+1.1200+3.1900)/(600+1200+1900)=+2,2о/оо i//с=(700/3700).(600/700)=0,2о/оо ic=2,2+0,2=2,4о/оо i13=2,4-2,0=0,4о/оо i14=2,4-1,0=1,4о/оо i15=2,4-3=0,6о/оо (2000/0,4)=5000 600 м (2000/1,4)=1429 1200 м (2000/0,6)=333 1900 м Спрямляем 17 и 18 участки. Iс =(-3.600-1.1200)/(600+1200)=-1,7о/оо i//с=(700/1800).(100/900)=0,1о/оо ic= -1,7+0,1= -1,6о/оо i19=-1,6+3,0= 1,4о/оо i20=-1,6+1,0=0,6о/оо (2000/1,4)=5000 600 м (2000/0,6)=3333 1200 м Спрямляем 19 и 20 участки.
Расчет теоретических значений M T и N T пр проектировании Х.О. Производят в следующей последовательности:. определение конструктивных параметров будущего Х.О.
компонуют агрегат будущей машины на ходовом оборудовании и производят из развесовку. определяют уд. Давление на грунт спроектированного Х.О. И проверят его с допустимым давлением по стандарту. Выполнение тягового расчета Х.О. Определяется все сопротивление, возникающее при передвижении машины при предусмотренных стандартом экстремальных условиях. определяется теоретически мощности, необходимые на привод Х.О., момент.
подбор двигателя для обеспечения работы машины. N д.р.= К Х.О. N.N T+N агр i N д.р.– полная мощность двигателя машины. Заноса и теоретическая мощность Х.О. N агр i– мощность на привод др. Агрегатов машины.
проверка движителя машины по коэффициенту сцепления с грунтом. T=G сц. сцW Определение размеров, компоновки и развесовки.
МЗР при расчете Х.О. Два метода определения размеров.
На базе статических данных по машинам-аналогам определяет основные размеры будущего оборудования. размеры определяются путем многократной компоновки и перерасчета оборудования по всем пунктам алгоритма с постепенным приближением к идеальной конструкции. Наиболее часто размеры машины определяют по зависимости L i=k i k i– эмпирические коэффициенты. M M– полная масса будущей машины (ориентировочно по предлагаемому тяговому классу машины аналога). Например, для многоопорного гус.
Для цепной схемы k i: k L = 1.1-1.15 k B = 0.86-0.9 k в = 0.17-0.2 k h = 0.3-0.36 k t = 0.07-0.09 k D1 = 0.23-0.3 k D2 = 0.25-0.32 k D = 0.08-0.11 k D3 = 0.05-0.1 t K = (1.5-1.7)t h 3= (0.1-0.13)t для обычной модификации L/b= 7-8 для болотной модификации L/b= 4.8-5.2 Параллельно с расчетами размеров на чертеже производят постановку основных агрегатов будущей машины, первоначально ориентируясь на приближенные массы и габариты аналогичных агрегатов существующих машин. При каждой компоновке каждый агрегат располагают как можно ниже к опорной плоскости машины и так, чтобы в плане общий ц.т. Всех агрегатов как можно ближе подходил к геометрическому центру давления машины. Предположительное значение отклонения общего ц.т. От геометрического центра давления определяется окружностью радиусом R = 1/3. B Этап компоновки и развесовки заканчивается после того как выполнена эскизная компоновка Х.О. И рабочей рамы машины с основными агрегатами, определены ц.т.
Каждого агрегата, и их координаты относительно общего ц.т. Машины или какой-либо первоначальной системы координат. Методика определения уд. Давления на грунт гус. Проверка проходимости машины по уд.
Давлению на грунт выполняется для наиболее слабых грунтов, которые могут встретится при эксплуатации машины исходя из условия: P p P P p– реальное уд. Давление на грунт Х.О. P - дополнительное уд. Давление на грунт, определенное стандартом и равное: № Грунтовые условия P Н/м 2, Па Р 0Н / см 3 1 Плотные сухие глины (11-15).10 5 11-13 2 Глины средней влажности (8-10).10 5 7-10 3 Влажные водо-насыщенные глины (6-7).10 5 5-6 4 Пески крупные нормальной влажности (4-6).10 5 3-4,5 5 Водонасыщенные и сухие пески, галька, влажные супеси (2-4).10 5 2-3 6 Заболоченные почвы (1-3).10 4 1,2-1,5 Если реакция Х.О.
На грунт располагается в центре геометрии давления опорной площади, то реальное уд. Давление определяется зависимостью: P p = R 0 / Z.b.L 0 R 0– результирующая реакция на плоскости грунт – гусеница Z– число опорных гусениц b– ширина одной гусеницы L 0– опорная длина гусеницы Определение реальных уд. Давлений на примере решения плоской задачи для бульдозера рыхлящего агрегата на базе гус. Дли изображенной расчетной схемы со всеми приложенными силами и реакциями значение реальных давлений определяются в следующей последовательности:. из условия статического равновесия систем отн.
Начало координат: X = 0 Y = 0 Z = 0 M X = 0 M Y = 0 M Z = 0 определяются значения R 0и координатыX e, Y eрасположение реакций. определяется смещение е по осям xиyпо зависимостиe X=L 0/2 -X ee Y=B/2 -Y e. определяют теоретическую длину и ширину опорной части по длине базового оборудования. L 0 = 2(L 0/2 - e X).
определяют реальное уд. Давление машины на грунт, подставляя полученное значение L 0в зависимость (а) и при постоянной ширине гусеницы. зависимость по п.4 будет справедлива для случая, когда реакция R 0не выходит за радиус круга диаметром 2/3B.
В реальных условиях данную задачу упрощают, приводя координату е к 3-м расченым случаям. е = 0; P max = R 0 / Z.b.L 0. е 1/3.L 0/2= 1/6.L 0 P max=2.R 0 / Z.b.L 0.
e 1/6. L 0 P max = 2.R 0 / B.b.(L 0/2-e) решение задачи об определении уд. Давления всегда проводится для наиболее неблагоприятных (нагруженных) расчетных условиях. Как правило, это отражается в следующем:.
принимают, что машина работает на MAXскорости. раб. Оборудование имеет макс. Заглубление. машина преодолевает макс. Возможные продольные и поперечные уклоны. машина работает на переувлажненых грунтах или песках (болотная модификация рассчитывается отдельно).
Тяговые расчеты гус. Мзр При движении гус. Машины для обеспечения нормальной работы должна соблюдать условие: T 0=G сц. сцW T 0– окружное тяговое усилие, реализуемое ведущей звездочкой движителя. T 0= (M gU тр/D 2/2). тр M g– момент на валу двигателя U тр– передаточное число трансмиссии тр– кпд трансмиссии G сц– сцепной вес (вес с учетом доп. Оборудования) сц– коэффициент сцепления движителя с грунтом.
Тяговые Расчеты
сц– 0,9-1,08 – для рыхлых грунтов нормальной влажности. Рекомендуется сц= 0,95-1,09 для плотных грунтов. сц= 0,4-0,5 для песков. сц= 0,5-0,6 для цементобетона. Для обычных условий сц= 1,0 Суммарное сопротивление перед-го определяется уравнением W =W 1кач+W 2под+W 3ветра+W 4инер+W 5повр+W 6коп+W 7гус.вн. W 1кач– сопротивление качения двигателя по грунтуW 1=R 0.f k R 0– результирующая реакция на движителя.
F k– коэффициент сопротивления качению гус. F k= 0,1-0,15 – для рыхл. Грунта норм влажности. F k= 0,08-0,1 для плотных грунтов. F k= 0,15 для песков f k= 0,03 для асфальта и цементобетона.
W 2– сопротивление на подъем. W 3– сопротивление от преодоления инерциальных сил при трогании машины с места и при разгоне её на высших пределах. W 3 = m .
a. X m - суммарная масса машины. X= 1.05-1.1 – коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс трансмиссии. A 0=V i/t I Pускорение разгона с 1-й передачи V i– номинальная скорость при движении с 1-й предеачи.
T I P=2-4 сек – нормативное время разгона до номинальной скорости. A III-IV = (V IV - V III) / t III-IV P при скоростях движения 15 КМ/ Чучитывают ветровые нагрузкиW 4 действующая на каждое колесо, и проводят расчеты для максимального из полученной нагрузки. Методика тягового расчета пневмоколесного МЗР. Общее уравнение тягового баланса для пневмокол. МЗР остается прежним: Под G сцпонимают нагрузку на ведущие колеса. Значение сцдля пневмокол.
Машины берутся для различных грунтовых условий из справочников (Борадочев, Хархута, Ветров). Для ориентировочных расчетов значение сцдля шин среднего давления, работающих на грунтах нормальной влажности можно принять: сц=0.4 до 0.6. Сопротивление при движении пневмокол. Машины: W 1 - сопротивление качению: R i - нагрузка на отдельное колесо; z - число опорных колес; р В- давление воздуха в шинах, Н/см 2; h k - глубина колеи (см.
Тяговые Расчеты Курсовая
Х.о.); f k - также может определятся по таблицам. Х.о.; W 3 - см. Х.о., время разгона на первой передачи 4-6 сек.; W 4 - см. Х.о.; W 5 - для пневмокол.
Машины, учитывая наличие подшипников качения и малых сопротивлений0; W 6 - см. Определяются необходимые моменты на воздушных колесах, мощность привода берется с запасом 10-20%. Одноковшовые экскаваторы. Общая классификация и индексация ЭО. Рабочее оборудование ЭО, особенности его исполнения и применения. Основы силового расчета гидравлического ЭО с основным ковшом.
То же для ЭО с вспомогательным навесным оборудованием (рыхлящие зубья). То же для ЭО с грейфером. То же для ЭО 'драглайн'. Определение основных параметров ОПК ЭО. Расчеты ЭО на устойчивость ЭО.