А. А. БАКЛАНОВ, Н. В. ЕСИН, С. Г. ИСТОМИН

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

ПРИ ИЗУЧЕНИИ ДИСЦИПЛИНЫ

«ТЕОРИЯ ТЯГИ ПОЕЗДОВ»

ОМСК 2018

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

––––––––––––––––––––––

А. А. Бакланов, Н. В. Есин, С. Г. Истомин

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

ПРИ ИЗУЧЕНИИ ДИСЦИПЛИНЫ

«ТЕОРИЯ ТЯГИ ПОЕЗДОВ»

Утверждено методическим советом университета

Омск 2018

УДК 621.33(075.8)

ББК 39.22-011я73

Б19

Учебно-методическое пособие к выполнению лабораторных работ при изучении дисциплины «Теория тяги поездов». / А. А. Бакланов, Н. В. Есин, С. Г. Истомин; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2018. 35 с.

Учебно-методическое пособие разработано в соответствии с программами учебных дисциплин «Теория тяги поездов» и «Теория электрической тяги», утвержденными УМО по специальностям железнодорожного транспорта, применительно к оснащению лаборатории ОмГУПСа. Содержит описание лабораторных работ, в которых представлены краткие теоретические сведения о различных процессах, происходящих при движении поезда с электрической тягой.

Предназначено для студентов специальности 23.05.03 «Подвижной состав железных дорог» специализаций «Электрический транспорт железных дорог» и «Высокоскоростной наземный транспорт», а также может быть полезно слушателям Института повышения квалификации и переподготовки и инженерно-техническим работникам железнодорожного транспорта.

Библиогр.: 6 назв. Табл. 10. Рис. 11.

Рецензенты: доктор техн. наук, профессор А. С. Мазнев;

канд. техн. наук, доцент П. Н. Блинов.

______________________________

© Омский гос. университет

путей сообщения, 2018

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение………………………………………………………………………….. 5

Лабораторная работа 1. Коэффициент инерции вращающихся частей

электровоза…………………………………………………………….……… 6

Лабораторная работа 2. Основное сопротивление движению электровоза…... 9

Лабораторная работа 3. Коэффициент сцепления электровоза…………..…… 13

Лабораторная работа 4. Влияние различных факторов на тягово-сцепные

качества электровоза………………………………………………….……… 16

Лабораторная работа 5. Влияние различных факторов на реализуемую

мощность электровоза…………………………………………………...…… 19

Лабораторная работа 6. Расход электроэнергии на тягу и его составляющие.... 22

Лабораторная работа 7. Коэффициент полезного действия электровоза..…… 26

Лабораторная работа 8. Режимы движения поезда и работы электровоза…... 29

Библиографический список……………………….……………………………. 34

ВВЕДЕНИЕ

Лабораторные работы посвящены изучению различных процессов, происходящих при движении поезда с электрической тягой, и выполняются на физических моделях ЭПС и электрифицированных участков железных дорог.

Цель данных методических указаний – помочь студентам более глубоко изучить свойства и характеристики, режимы работы и тягово-энергетические показатели электроподвижного состава (ЭПС), а также приобрести практические навыки выполнения экспериментальных исследований, обработки и анализа полученных результатов и оценки тягово-энергетических показате- лей ЭПС.

К лабораторным работам студенты должны готовиться самостоятельно, пользуясь учебной и справочной литературой [1 – 6] и данными методическими указаниями. К очередной лабораторной работе студент допускается после проверки преподавателем необходимых знаний, а также при наличии отчета по предыдущей работе. При выполнении лабораторных работ следует строго соблюдать правила техники безопасности, инструктаж по которым проводится преподавателем перед каждым занятием.

Отчет по лабораторной работе должен содержать порядковый номер, название и цель работы, необходимые краткие теоретические сведения и расчетные формулы, таблицы с результатами измерений и расчетов, графики зависимостей, анализ полученных результатов. Обработку экспериментальных данных целесообразно производить с помощью современной вычислительной техники и типовых программ.

Отчет по лабораторной работе оформляется в общей тетради на стандартных листах писчей бумаги формата А4 (297 × 210 мм) с учетом требований ЕСКД. Построение графиков следует выполнять на компьютере или вручную карандашом на миллиметровой бумаге с использованием нормального ряда масштабов: 0,1; 0,2; (0,25); 0,4; 0,5; 1,0; 2,0; 2,5; 4,0; 5,0; 10,0 ед./мм и т. д. Все таблицы и рисунки в отчете нумеруются, и в тексте отчета на них должны быть ссылки. При выполнении лабораторных работ необходимо использовать единицы СИ, установленные для обязательного применения ГОСТ 8.417-81 – «Единицы физических величин».

Лабораторная работа 1

КОЭФФИЦИЕНТ ИНЕРЦИИ ВРАЩАЮЩИХСЯ ЧАСТЕЙ ЭЛЕКТРОВОЗА

Цель работы: получить практические навыки определения коэффициента инерции вращающихся частей электровоза.

1.1. Общие сведения

Наряду с основным поступательным движением электровоза некоторые его части (якори тяговых электродвигателей, элементы тяговых передач, колесные пары), имеющие кинематическую связь с рельсами в виде сцепления, совершают плоское движение. При этом согласно теореме Кёнига [2] полная кинетическая энергия электровоза складывается из кинетической энергии поступательного движения и кинетической энергии вращающихся частей. Степень увеличения кинетической энергии электровоза за счет частей, совершающих плоское движение, характеризует коэффициент инерции вращающихся частей k_u = 1 + γ, который в общем случае равен отношению полной кинетической энергии электровоза к кинетической энергии его поступательного движения.

Ч аще всего коэффициент k_u определяют экспериментально методом «вкатывания-скатывания» электровоза в режиме выбега на участке пути с известным уклоном (рис. 1.1) [1, 2].

При выполнении эксперимента к испытываемому электровозу (ИЭ) прикладывают импульс силы F·Δt и производят регистрацию скорости его движения в функции времени V(t). В процессе расшифровки кривых V(t) определяют ускорение (замедление) электровоза (u = ΔV/Δt) в нескольких опытах с разной начальной скоростью выбега (рис. 1.2). Поскольку на движущийся электровоз действуют также сила основного сопротивления движению W_о и сила от уклона W_i, то при вкатывании и скатывании электровоза эти силы направлены по-разному, поэтому его ускорение (замедление) получается разным.

Считая равными значения основного сопротивления движению электровоза W_о при вкатывании и скатывании с одинаковой скоростью, коэффициент инерции его вращающихся частей можно определить по формуле [1, 2]:

(1.1)

где g – ускорение свободного падения, м/с²;

i – крутизна уклона, ‰;

u_ск, u_вк – ускорение (замедление) при скатывании и вкатывании электровоза, м/c².

Для существующих электровозов k_u = 1,2 – 1,4.

1.2. Порядок выполнения работы

1) Установить на лабораторном стенде крутизну уклона пути i = 10 ‰.

2) Проверить исправность измерительных приборов для регистрации скорости движения и времени выбега электротележки, представляющей физическую модель электровоза.

3) Разогнать электротележку до определенной скорости и произвести регистрацию времени выбега ∆t в выбранном диапазоне скорости V. Опыт повторить несколько раз при вкатывании и скатывании электротележки с различной начальной скоростью выбега.

4) Определить мгновенные значения ускорения (замедления) электротележки u = ΔV/Δt для трех – пяти значений скорости выбега, одинаковых при вкатывании и скатывании (см. рис. 1.2). Результаты расчетов записать в табл. 1.1.

5) По формуле (1.1) рассчитать значения коэффициента инерции вращающихся частей электротележки k_u для разных значений скорости и найти его среднее значение. Результаты расчетов записать в табл. 1.1.

6) Увеличить массу электротележки и повторить задания п. 3 – 5.

Таблица 1.1

Результаты измерений и расчетов при методе «вкатывания-скатывания»

Номер опыта	V, м/с	∆V, м/с	∆t, с			u, м/c2		ku
			при вкатывании		при скатывании	при вкатывании	при скатывании
Без догрузки
1 2 … n
Среднее значение
С догрузкой
1 2 … n
Среднее значение

7) Проанализировать полученные данные и сформулировать выводы о сущности коэффициента инерции вращающихся частей электротележки и соответствии значений коэффициента инерции вращающихся частей для электротележки значениям этого коэффициента для реальных электровозов.