referatmix.ru
  Скачать .docx  

Курсовая работа: Теория локомотивной тяги

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(МИИТ)

ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТА ТЕХНИКИ И ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА

(ИТТОП)

Кафедра: «Локомотивы и локомотивное хозяйство»

Курсовая работа

по дисциплине «Теория локомотивной тяги»

Выполнил: студент группы ТЛТ-451

Меркулов П.М.

Консультант: профессор

Руднев В.С.

2009

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ И ПОДГОТОВКА ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ПУТИ ДЛЯ ТЯГОВЫХ РАСЧЕТОВ

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕСА СОСТАВА С УЧЕТОМ ОГРАНИЧЕНИЙ ПО УСЛОВИЯМ ЭКСПЛУАТАЦИИ

2.1 Расчет массы состава при условии движения с равномерной скоростью на расчетном подъеме

2.2 Уточнение веса поезда в соответствии с числом вагонов

2.3 Проверка массы поезда по длине приемо-отправочных путей

2.4 Проверка массы состава при трогании поезда на максимальный подъем

3. РАСЧЕТ УСКОРЯЮЩИХ И ЗАМЕДЛЯЮЩИХ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ПОЕЗД В РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ ДВИЖЕНИЯ

4. ДОПУСТИМЫЕ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ НА КАЖДОМ ЭЛЕМЕНТЕ СПРЯМЛЕННОГО ПРОФИЛЯ ПУТИ

5. ПРОВЕРКА ВЕСА СОСТАВА НА НАГРЕВАНИЕ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

6. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЛОКОМОТИВА

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение

Наука о тяге поездов изучает комплекс вопросов, связанных с теорией механического движения поезда, рационального использования локомотивов и экономичного расходования электрической энергии и дизельного топлива.

Теория электрической и тепловозной тяги позволяет решать широкий круг практических вопросов эффективной эксплуатации железных дорог, рассчитывать основные параметры вновь проектируемых линий, участков, переводимых на новые виды тяги, намечать основные требования к вновь разрабатываемым локомотивам и вагонам. С их помощью в данной курсовой работе определяем силы, действующие на поезд; оцениваем их влияние на характер движения; определяем оптимальную массу состава для прохождения заданного профиля пути при выбранной серии локомотива; рассчитываем расход электрической энергии или дизельного топлива; находим коэффициент полезного действия локомотива; определяем наибольшие скорости движения, допустимые по имеющимся тормозным средствам при движении по спускам заданного участка.

На основании этих данных составляют график движения поездов, определяют пропускную и провозную способность железных дорог и рассчитывают эксплуатационные показатели локомотивного хозяйства.

На действующих линиях теория позволяет найти рациональные режимы вождения поездов на различных участках и наиболее экономичные условия эксплуатации локомотивов. При разработке проектов электрификации железных дорог определяют, пользуясь теорией электрической тяги, токи, потребляемые электроподвижным составом в различных точках пути, на основании которых рассчитывают систему электроснабжения.

Теория тяги поездов позволяет найти скрытые резервы в каждом из этих направлений и решить поставленные задачи наиболее рационально с меньшей затратой сил и средств.

При выполнении расчётов, связанных с тягой поездов, пользуются Правилами тяговых расчётов для поездной работы (ПТР), являющимися основным официальным документом. В них приведены методы и порядок проведения расчётов, расчётные формулы и нормативы, которыми руководствуются при выполнении расчётов. Все расчеты производятся в системе СИ.

1 АНАЛИЗ И ПОДГОТОВКА ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ПУТИ ДЛЯ ТЯГОВЫХ РАСЧЕТОВ

Уклон спрямленного профиля пути рассчитывается по формуле:

(1.1)

где i’ – уклон, полученный в результате замены группы

нескольких элементов профиля, ‰

i” – фиктивный подъем, полученный в результате замены кривых

участков пути, ‰.

Уклон спрямляемого элемента рассчитывается по формуле:

, ‰ (1.2)

где Si – длина элемента профиля, м

i – его уклон

Возможность спрямления следует проверять по формуле

(1.3)

Фиктивный уклон от кривой для спрямленных участков профиля рассчитывается по формулам:

, ‰ (1.4)

,‰ (1.5)


Фиктивный уклон от кривых для не спрямленных участков профиля:

(1.6)

(1.7)

где Sкр – длина кривой, м

Rкр – радиус кривой, м [1].

Спрямленный профиль пути.

Таблица №1.1

Действительный профиль Спрямляемый профиль

Проверка
№
п/п S, м I,‰ I,‰ S, м №
п/п
1 2000 0 0 2000 1 Станция "А"
2 1200 -7 -6,1 2200 2 1200≤2222
3 1000 -5 1000≤1818
4 1600 0 0 1600 3
5 2000 4 4 2000 4
6 1200 0 0 1200 5
7 2200 -4 -4,4 3700 6 2200≤5000
8 1500 -5 1500≤3333
9 1500 -9 -9 1500 7
10 600 0 0 600 8
11 1200 11 11 1200 9
12 5800 8 8 5800 10 расчетный
13 1600 0 0 1600 11
14 900 -4 -3,5 2000 12 900≤3636
15 1100 -3 1100≤4444
16 750 0 0 750 13
17 650 6 7,2 1550 14 650≤1666
18 900 8 900≤2500
19 2200 2 1,2 3800 15 2200≤2500
20 1600 0 1600≤1666
21 1000 2 2 1000 16
22 1500 0 0 2500 17 Станция "В"

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕСА СОСТАВА С УЧЕТОТМ ОГРАНИЧЕНИЙ ПО УСЛОВИЯМ ЭКСПЛУАТАЦИИ

2.1 Расчет массы состава при условии движения с равномерной скоростью на расчетном подъеме

Расчетный вес грузового поезда:

,кН (2.1)

Основное удельное сопротивление движению локомотива на звеньевому пути:

(2.2)

где Vр – расчетная скорость,;

Н/кН

Основное удельное сопротивление движению для четырехосных вагонов на роликовых подшипниках:

(2.3)

mво – масса, приходящаяся на ось колесной пары вагона, т


Н/кН

Основное удельное сопротивление движению шестиосных вагонов на роликовых подшипниках:

(2.4)

Н/кН

Основное удельное сопротивление движению восьмиосных вагонов на роликовых подшипниках:

(2.5)

Н/кН

Основное удельное сопротивление движению состава определяется по формуле:

(2.6)

Н/кН

Тогда расчетная вес поезда:

кН


2.2 Уточнение веса поезда в соответствии с числом вагонов

кН (2.7)

где m–масса грузового вагона i-го типа, т

n-число вагонов i-го типа в составе поезда

(2.8)

Число 4-осных вагонов:

Число 6-осных вагонов:

Число 8-осных вагонов:

Тогда кН

2.3 Проверка массы поезда по длине приемоотправочных путей

Длина поезда lп не должна превышать полезной длины приемоотправочных путей lпоп =1250м на участках обращения данного поезда с учетом допуска 10 м на установку поезда [1].

Длина поезда определяется из выражения:

, (2.9)

где lл =36м – длина локомотива;

м


Условие lп <lс выполняется.

2.4 Проверка массы состава при трогании поезда на максимальный подъем

Максимальный подъем при трогании поезда определяется по формуле, рекомендованной ВНИИЖТом:

, ‰ (2.9)

Удельное сопротивление состава при трогании с места:

, Н/кН (2.10)

н/кН

н/кН

н/кН

Тогда:

Н/кН (2.11)

н/кН

‰

Масса грузового поезда Мп , с учетом ограничений по условиям эксплуатации,


(2.12)

т

С учетом всех проверок выбираем массу состава МП =5500 т.

3. РАСЧЕТ УСКОРЯЮЩИХ И ЗАМЕДЛЯЮЩИХ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ПОЕЗД В РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ ДВИЖЕНИЯ

На поезд действуют силы: касательная сила тяги Fк , сила сопротивления движению поезда Wк и тормозная сила Bт . Или в удельных единицах к весу поезда:

, Н/кН (3.1)

, Н/кН (3.2)

, Н/кН (3.3)

где m – масса поезда, m=mсостава +mлокомотива , т.

Режимы движения поезда (в удельных силах к весу поезда):

1. Режим тяги: fу(з) =fк -wк ;

2. Режим выбега: fу(з) =-wк ;

3. Режим торможения: fу(з) =-(bт +wк ).

Силы сопротивления движению поезда бывают основные и дополнительные. Основные возникают при движении поезда на прямом горизонтальном участке пути при нормальных условиях. К дополнительным относят сопротивления на подъемах уклонах, сопротивления от кривых, ветра, температуры. Основные удельные сопротивления рассчитываются по эмпирическим формулам [1]:

Для четырехосных вагонов на роликовых подшипниках для звеньевого пути:

, Н/кН (3.4)


где mв0 – средняя масса вагона, приходящаяся на ось колесной пары, т;

V – скорость движения, км/ч.

Для шестиосных вагонов на роликовых подшипниках для звеньевого пути:

, Н/кН (3.5)

Для восьмиосных вагонов на роликовых подшипниках для звеньевого пути:

, Н/кН (3.5)

Основное удельное сопротивление движению локомотива для звеньевого пути в режиме тяги:

, Н/кН (3.6)

Основное удельное сопротивление движению локомотива для звеньевого пути в режиме выбега:

, Н/кН (3.7)

Основное удельное сопротивление состава определяется по формуле:

, Н/кН (3.8)

Основное удельное сопротивление движению поезда в режиме тяги:


, Н/кН (3.9)

где mл и mс – массы локомотива и состава соответственно, т.

Основное удельное сопротивление движению поезда в режиме выбега:

, Н/кН (3.10)

Удельная тормозная сила поезда:

, Н/кН ( 3.11)

где - расчетный коэффициент трения:

(3.12)

- расчетный тормозной коэффициент, =0,33

Во время экстренного торможения на поезд действует сила , а при служебном торможении - , Н/кН.

По данным таблицы 3.1 строим графики зависимостей: , и (рис.3.1, 3.2)

Ускоряющие и замедляющие силы, действующие на поезд в режимах тяги, выбега, служебного и экстренного торможений в зависимости от скорости движения.


Таблица 3.1

№ Расчетный параметр 0 10 19,5 24,2 30 40 50 60 70 80 90 100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
1 Fk 813000 680200 608000 506000 416700 320000 256800 210000 183400 161000 143400 129000
2 fk 15,137 12,664 11,320 9,421 7,758 5,958 4,781 3,910 3,415 2,998 2,670 2,402
3 wo` 1,900 2,030 2,209 2,318 2,470 2,780 3,150 3,580 4,070 4,620 5,230 5,900
4 wo4`` 0,950 1,054 1,192 1,274 1,388 1,617 1,888 2,200 2,554 2,950 3,388 3,867
5 wo6`` 1,406 1,516 1,662 1,749 1,869 2,112 2,399 2,730 3,105 3,524 3,988 4,495
6 wo8`` 1,144 1,188 1,258 1,304 1,369 1,506 1,674 1,873 2,104 2,365 2,658 2,981
7 wo`` 0,983 1,084 1,219 1,299 1,411 1,636 1,902 2,210 2,559 2,949 3,381 3,854
8 wo 1,029 1,132 1,269 1,350 1,464 1,694 1,965 2,279 2,635 3,034 3,474 3,957
9 fk-wo 14,108 11,533 10,051 8,071 6,294 4,264 2,816 1,631 0,779 -0,036 -0,804 -1,555
10 wx 2,400 2,545 2,748 2,871 3,045 3,400 3,825 4,320 4,885 5,520 6,225 7,000
11 wox 1,054 1,158 1,296 1,378 1,493 1,725 1,999 2,317 2,677 3,079 3,525 4,013
12 bt 89,100 65,340 53,911 50,073 46,332 41,580 38,186 35,640 33,660 32,076 30,780 29,700
13 0,5bt+wox 45,604 33,828 28,251 26,415 24,659 22,515 21,092 20,137 19,507 19,117 18,915 18,863
14 bt+wox 90,154 66,498 55,207 51,452 47,825 43,305 40,185 37,957 36,337 35,155 34,305 33,713

4. ДОПУСТИМЫЕ СКОРОРСТИ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДА НА КАЖДОМ ЭЛЕМЕНТЕ СПРЯМЛЕННОГО ПРОФИЛЯ ПУТИ

Согласно графику допустимых скоростей движения поезда на основе решения тормозной задачи второго типа в зависимости от уклона, определяем допустимые скорости движения на каждом из участков спрямленного профиля пути. Причем максимальная скорость движения поезда не должна превышать 80 км/ч .

Допустимые скорости движения поезда на каждом элементе спрямленного профиля пути.

Таблица 4.1

№эл i, ‰ V, км/ч Примечание
1 0,0 70 Стрелка, крестовина марки 1/11
2 -7.8 76 По обеспечению поезда тормозами
3 0 80 По состоянию вагонов и пути
4 +12 80 По состоянию вагонов и пути
5 0 80 По состоянию вагонов и пути
6 +10 80 По состоянию вагонов и пути
7 0 80 По состоянию вагонов и пути
8 -7.1 78 По обеспечению поезда тормозами
9 0 80 По состоянию вагонов и пути
10 +5.95 80 По состоянию вагонов и пути
11 0 80 По состоянию вагонов и пути
12 +8 80 По состоянию вагонов и пути
13 0 70 Стрелка, крестовина марки 1/11

Наносим значения допустимых скоростей на диаграмму скорости и времени хода поезда по участку и строим графики скорости V(S) и времени хода t(S), руководствуясь литературой .


5 ПРОВЕРКА ВЕСА СОСТАВА НА НАГРЕВАНИЕ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Пользуясь данными ПТР находим характеристики Iгн=f(V), T=f(V), . По построенным графикам средний ток тяговых двигателей на каждом промежутке скорости и определяем их нагрев.

Полученные данные сводим в таблицу 5.1


Таблица 5.1

№ Iгн Iгк Iгср Iтэд ∆t

T

τ0

τ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11,00 12 13 14
6200 5400 5800 967 0,5 240 44 0,011 0,989 15,00 2,727 14,830 17,56
1 5400 4975 5188 865 0,4 170 38 0,011 0,989 17,56 1,789 17,372 19,16
4975 3800 4388 731 0,5 120 34 0,015 0,985 19,16 1,765 18,880 20,64
3800 3475 3638 606 0,3 82 31 0,010 0,990 20,64 0,794 20,445 21,24
3475 3100 3288 548 0,3 75 29 0,010 0,990 21,24 0,776 21,018 21,79
2 3100 3300 3200 533 0,7 72 28 0,025 0,975 21,79 1,800 21,249 23,05
3300 3650 3475 579 0,8 76 30 0,027 0,973 23,05 2,027 22,435 24,46
3650 3500 3575 596 0,5 81 30 0,017 0,983 24,46 1,350 24,054 25,40
3 3500 3400 3450 575 1,5 76 30 0,050 0,950 25,40 3,800 24,134 27,93
4 3400 3650 3525 588 0,5 76 30 0,017 0,983 27,93 1,267 27,468 28,73
3650 4000 3825 638 0,7 90 32 0,022 0,978 28,73 1,969 28,106 30,07
4000 3750 3875 646 1,0 91 32 0,031 0,969 30,07 2,844 29,135 31,98
3750 3800 3775 629 1,5 89 32 0,047 0,953 31,98 4,172 30,480 34,65
3800 3850 3825 638 0,7 90 32 0,022 0,978 34,65 1,969 33,894 35,86
3850 3875 3863 644 1,0 91 32 0,031 0,969 35,86 2,844 34,742 37,59
5 3875 3900 3888 648 1,0 91 32 0,031 0,969 37,59 2,844 36,411 39,25
3900 3975 3938 656 1,0 92 32 0,031 0,969 39,25 2,875 38,028 40,90
3975 4025 4000 667 1,0 93 32 0,031 0,969 40,90 2,906 39,625 42,53
4025 4075 4050 675 1,0 95 33 0,030 0,970 42,53 2,879 41,242 44,12
4075 4125 4100 683

1,0

0,3

96

100

33

33

0,030

0,009

0,970

0,991

44,12

45,69

2,909

0,909

42,784

45,278

45,69

46,19
4125 4150 4138 690
6 0 0 0 0 0,5 93 32 0,016 0,984 46,19 1,453 45,465 46,92
0 0 0 0 1,7 77 31 0,055 0,945 46,92 4,223 44,345 48,57
0 0 0 0 0,3 72 28 0,011 0,989 48,57 0,771 46,727 48,82
7 0 0 0 0 1,2 72 28 0,043 0,957 48,82 3,086 46,727 48,57
0 0 0 0 0,6 72 28 0,021 0,979 49,81 1,543 48,745 48,82
0 0 0 0 0,4 75 29 0,014 0,986 50,29 1,034 48,047 48,18
8 0 0 0 0 0,8 76 30 0,027 0,973 50,63 2,027 46,727 47,79
0 0 0 0 0,3 75 29 0,010 0,990 51,31 0,776 48,745 47,60
9 3350 3275 3313 552 1,2 74 28 0,043 0,957 51,55 3,171 49,341 52,51
3275 3400 3338 556 0,5 74 28 0,018 0,982 52,51 1,321 51,575 52,90
10 3400 3650 3525 588 1,0 76 30 0,033 0,967 52,90 2,533 51,133 53,67
3650 3700 3675 613 0,2 82 31 0,006 0,994 53,67 0,529 53,320 53,85
11 3700 4000 3850 642 1,5 91 32 0,047 0,953 53,85 4,266 51,325 55,59
4000 4050 4025 671 0,2 95 33 0,006 0,994 55,59 0,576 55,254 55,83
12 4050 4000 4025 671 1,5 95 33 0,045 0,955 55,83 4,318 53,292 57,61
13 4000 3550 3775 629 2,5 89 32 0,078 0,922 57,61 6,953 53,109 60,06
3550 3750 3650 608 0,7 82 31 0,023 0,977 60,06 1,852 58,706 60,56
14 3750 3800 3775 629 2,4 89 32 0,075 0,925 60,56 6,675 56,016 62,69
3800 3875 3838 640 1,1 90 32 0,034 0,966 62,69 3,094 60,536 63,63
3875 3400 3638 606 0,3 82 31 0,010 0,990 63,63 0,794 63,014 63,81
15 3400 3550 3475 579 1,0 75 29 0,034 0,966 63,81 2,586 61,607 64,19
3550 3250 3400 567 0,8 74 28 0,029 0,971 64,19 2,114 62,359 64,47
0 0 0 0 0,9 0 25 0,036 0,964 64,47 0,000 62,152 62,15
0 0 0 0 1,0 0 25 0,040 0,960 62,15 0,000 59,666 59,67
16 0 0 0 0 0,3 0 25 0,012 0,988 59,67 0,000 58,950 58,95
0 0 0 0 0,3 0 25 0,012 0,988 58,95 0,000 58,243 58,24
0 0 0 0 0,3 0 25 0,012 0,988 58,24 0,000 57,544 57,54
0 0 0 0 0,9 0 25 0,036 0,964 57,54 0,000 55,472 55,47
0 0 0 0 2,0 0 25 0,080 0,920 55,47 0,000 51,035 51,03
0 0 0 0 1,4 0 25 0,056 0,944 51,03 0,000 48,177 48,18
17 0 0 0 0 0,2 0 25 0,008 0,992 48,18 0,000 47,791 47,79
0 0 0 0 0,1 0 25 0,004 0,996 47,79 0,000 47,600 47,60
0 0 0 0 0,1 0 25 0,004 0,996 47,60 0,000 47,410 47,41

6. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЛОКОМОТИВА

Общий расход топлива тепловозом на перемещение состава определяется как сумма расходов топлива за отрезки времени, соответствующие постоянному расходу топлива и средней постоянной скорости движения в режиме тяги, и расхода топлива за время движения на холостом ходу:

, кг (5.1)

где G – расход топлива, соответствующий скорости движения поезда при используемой позиции контроллера машиниста, кг/мин

Dt – время работы дизеля, в пределах которого скорость движения поезда принята постоянной;

gх – расход топлива тяговыми силовыми установками тепловоза на холостом ходу, gх =0,76 кг/мин;

tх – время движения поезда по участку на холостом ходу, мин .

кг

Удельный расход натурального дизельного топлива на единицу работы:

, (5.2)

кг

где Sуч – длина участка, Sуч =31900 м;

Q– масса поезда, Q =69950 кН.

Удельный расход условного топлива:

,


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения курсового проекта произвели спрямление заданного профиля пути, определили расчетную массу поезда, построили диаграммы ускоряющих и замедляющих сил, определили допустимые скорости движения поезда по спускам участка на основе решения тормозной задачи второго типа. Также построили диаграммы скорости и времени хода поезда по участку, рассчитали показатели локомотива графическим способом.


СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОТЧНИКОВ

1. Правила тяговых расчетов для поездной работы – М.: Транспорт 1985.-287с.

2. Михаилиди К.Г., Долгачев Н.И., Чернышов Л.А., Математическое моделирование в среде MathCad: Методическое указание к лабораторным занятиям. Часть 1.-М.: МИИТ, 2005.-68с.

3. Правила технической эксплуатации железных дорог РФ. М.: Дом печати, 2002.-189с.

4. Осипов С.И., Осипов С.С., Основы локомотивной тяги. М.: Транспорт, 1979.-440с.