ИиПЖД РГР
.pdfРосжелдор Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Сибирский государственный университет путей сообщения» Кафедра «Изыскания»
ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ И ТЕПЛОВОЗНОЙ ТЯГЕ
Расчетно-графическая работа по дисциплине
«Изыскания и проектирование железных дорог»
Пояснительная записка РГР.ИиПЖД-СЖД.007-2022
Руководитель |
Разработал |
Доцент, к.т.н. |
Студент гр. СД-311 |
_________Ващенко Г.П. |
_______Копылов А.В. |
(подпись) |
|
______________ |
__________ |
(дата проверки) |
(дата сдачи на проверку) |
|
Краткая рецензия: |
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
________________ |
|
(допуск к защите) |
__________________ |
_________ |
(подпись преподавателя) |
(оценка) |
|
2022
ЗАДАНИЕ
Лист
РГР.ИиПЖД-СЖД.007-2022 2
Изм. Лист Кол. уч. № док. Подпись |
Дата |
Содержание, объем, трудоёмкость и график выполнения РГР
|
Ориентировочно |
|
График |
|
|
|
|
выполнения |
|
Название разделов (задач) |
К-во страниц |
Трудоемкость |
||
записки и |
выполнения в |
(недели) |
||
|
||||
|
листов чертежей |
часах |
примерно |
|
|
|
|
|
|
Расчетно-пояснительная записка: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Основные понятия и допущения в модели |
|
|
|
|
тяговых расчетов для проектирования железных |
|
1 |
2 |
|
дорог |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 определение основного удельного сопротивления |
1-2 |
2 |
3-4 |
|
локомотивов и вагонов грузового поезда |
||||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
3. Определение массы и длины поезда грузового |
1-2 |
2 |
5-6 |
|
поезда по исходным данным задания |
||||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
4. Расчет таблиц удельных равнодействующих сил |
|
|
|
|
для обеих тяг и построение диаграмм по |
1-2 |
4 |
7-8 |
|
результатам расчета |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Решение тормозной задачи с расчетами и |
1-2 |
2 |
9 |
|
построениями |
||||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
6. Спрямление продольного профиля |
1-2 |
2 |
10 |
|
|
|
|
|
|
7.Построение кривой скорости поезда по заданному |
1-2 |
2 |
11 |
|
продольному профилю при электротяге |
||||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
8. Построение кривой времени хода по заданному |
1-2 |
2 |
12 |
|
продольному профилю |
||||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Чертежи по п. 4,5,7,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лист 1 ДУРС; тормозная з-ча; кривые скорости и |
|
|
|
|
времени хода с общей абсциссой, содержащей |
1 ф-т А4 |
3 |
13-14 |
|
продольный профиль движения поезда «туда» при |
||||
|
|
|
||
электрической тяге |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лист 2 ДУРС для движения «туда» с тягой |
1 ф-т А4 |
2 |
15 |
|
тепловоза |
||||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Всего |
18 |
22 |
16 защита |
|
|
|
|
|
Лист
РГР.ИиПЖД-СЖД.007-2022 3
Изм. Лист Кол. уч. № док. Подпись |
Дата |
Введение ........................................................................................................... |
5 |
||
1 |
Основные понятия и допущения в тяговых расчетах............................... |
6 |
|
2 |
Определение удельных сил сопротивления движению локомотивов .... |
8 |
|
3 |
Определение массы и длины грузового поезда....................................... |
11 |
|
|
3.1 |
Расчет массы и длины состава локомотива ВЛ80р |
11 |
|
3.1 |
Расчет массы и длины состава локомотива 2ТЭ10В |
12 |
4 |
Тормозные силы поезда ............................................................................. |
13 |
|
|
4.2 |
Расчет тормозной силы локомотива ВЛ-80р |
13 |
4.2 Расчет тормозной силы локомотива 2ТЭ10В ....................................... |
14 |
||
5 |
Сила тяги локомотива. Тяговые характеристики.................................... |
15 |
|
6 |
Диаграмма удельных равнодействующих сил ........................................ |
17 |
|
|
6.1 |
Расчет удельных равнодействующих сил для локомотивов |
17 |
7 |
Решение тормозной задачи........................................................................ |
20 |
|
9 |
Построение кривой скорости .................................................................... |
24 |
|
10 Построение кривой времени хода поезда .............................................. |
26 |
||
Заключение..................................................................................................... |
27 |
||
Список использованных источников .......................................................... |
28 |
||
Приложение А Тяговые расчеты для локомотивов ................................... |
29 |
||
Лист
РГР.ИиПЖД-СЖД.007-2022 4
Изм. Лист Кол. уч. № док. Подпись |
Дата |
Введение
При разработке проекта новой или реконструкции существующей железной дороги решают ряд задач: находят наилучшее положение трассы
инаилучшее очертание продольного профиля, выбирают тип локомотива
имассу грузового поезда, назначают пути увеличения провозной способности железной дороги. Для правильного решения поставленных задач применяют тяговые расчеты – методы определения параметров проектирования: массы состава, времени движения, скорости движения,
затрат энергии и других.
Цель расчетно-графической работы – развитие умений практического решения ряда задач по определению массы поезда при известном продольном профиле трассы и заданном локомотиве, скорости движения и времени хода поезда, расхода дизельного топлива при тепловозной тяге или электрической энергии при электрической тяге.
Лист
РГР.ИиПЖД-СЖД.007-2022 5
Изм. Лист Кол. уч. № док. Подпись |
Дата |
1 Основные понятия и допущения в тяговых расчетах
В теории и практике тяговых расчетов в настоявшее время известны три типа модели поезда в его движении по трассе железной дороги,
которые в различной степени отражают его взаимодействие с колебаниями подвижного состава, смещениями грузов, продольными и поперечными силами и т.д.
В расчетно-графической работе рассматривается модель поезд – материальная точка (рисунок 1.1), с сосредоточенной в ней массой всех вагонов и локомотивов, движущаяся по пути, элементам продольного профиля и плана трассы железной дороги. Эта модель приемлемая по точности и используется в задачах тяговых расчётов для определения массы, длинны, времени хода и энергетических затрат при движении.
Цель тяговых расчетов – изучить силы, действующие на поезд,
законы его движения, методы определения скоростей движения, времени хода и других показателей, влияющих на оценку и выбор проектного решения.
Допускается рассматривать поезд как материальную точку,
расположенную в середине поезда, масса которой равна массе поезда; силы действующие на поезд считать положительными, если они совпадают с направлениями движения, против движения – отрицательными.
Силы, приложенные к поезду в целом, называют полными, измеряют в ньютонах и обозначают заглавными буквами.
Силы, отнесенные к массе поезда, локомотива или вагона, называют удельными. Массу поезда, локомотива и т.д. удобно измерять в тоннах.
Тогда удельные силы измеряются в ньютонах на тонны и обозначаются малыми буквами.
Лист
РГР.ИиПЖД-СЖД.007-2022 6
Изм. Лист Кол. уч. № док. Подпись |
Дата |
Рисунок 1.1 Модель поезд – материальная точка
Полная сила тяги F, Н, удельная = (+), Н/т; сила торможения B,
Н, удельная = (+) , Н/т; равнодействующая сила R, Н, удельная =
, Н/т.
(+)
В зависимости от того, какие регулируемые силы действуют на поезд, различают три режима движения. Режим тяги – двигатель включен,
где действуют силы( + ) , к > 0; < 0. Режим холостого хода – двигатели выключены, торможение не применяется ( + ) ; к = 0; < 0; = 0. Режим торможения – двигатели выключены, тормозные системы приведены в действие ( + ) ; к = 0; < 0; = 0.
Лист
РГР.ИиПЖД-СЖД.007-2022 7
Изм. Лист Кол. уч. № док. Подпись |
Дата |
2 Определение удельных сил сопротивления движению локомотивов
В |
задании |
|
указаны |
локомотивы |
ВЛ − 80Р |
и |
2ТЭ10В. Их |
||||
характеристики указаны в ПТР [1] и сведены в таблицу 2.1. |
|
|
|||||||||
Таблица 2.1 |
– Характеристики локомотивов ВЛ − 80Р и 2ТЭ10В |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, км/ч |
|
к, кН |
|
к,тр, кН |
к, км/ч |
, м |
|
, т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВЛ − 80Р |
|
43,5 |
|
|
502,3 |
|
677,6 |
110 |
33 |
|
192 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2ТЭ10В |
|
23,4 |
|
|
496,4 |
|
797,6 |
100 |
34 |
|
276 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сопротивление движению поезда – это результирующая сила всех сил сопротивления движению, возникающих при этом движении, и
направленная против него.
Полное удельное сопротивление движению поезда определяется по формуле
= осн + доп,
где осн – основное удельное сопротивление; доп
удельное сопротивление.
В свою очередь основное удельное сопротивление складывается из основного удельного сопротивления локомотива ′ои основного
удельного сопротивления состава ′′о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
осн = ′о + ′′о. |
|
|
|
|
|
|
|
(2.2) |
||||||
Для электровозов и тепловозов на звеньевом пути основное удельное |
||||||||||||||||
сопротивление определяется по эмпирической формуле |
|
|
|
|
||||||||||||
|
′ |
= 18,6 + 0,1 + 0,0029 2, |
|
|
|
|
(2.3) |
|||||||||
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где – расчетная скорость движения поезда, км/ч. |
|
|
|
|
||||||||||||
′о,э = 18,6 + 0,1 ∙ 43,5 + 0,0029 ∙ 43,52 |
= 28,44 |
Н |
|
; |
||||||||||||
т |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
′о,т = 18,6 + 0,1 ∙ 23,4 + 0,0029 ∙ 23,42 |
= 22,53 |
|
Н |
. |
||||||||||||
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
||
Основное удельное сопротивление вагонов определяется |
|
|||||||||||||||
′′ |
= ∑ |
|
|
′′ |
= |
4 |
|
+ |
8 |
|
, |
|
|
|
(2.4) |
|
о |
=1 |
|
0( ) |
|
о4 |
|
о8 |
|
|
|
|
|
||||
Лист
РГР.ИиПЖД-СЖД.007-2022 8
Изм. Лист Кол. уч. № док. Подпись |
Дата |
где о4, о8 – основное удельное сопротивление четырех- и восьмиосных вагонов; – доля по массе вагонов, определяемые по формуле
|
= |
бр, |
, |
|
(2.5) |
|
|
∑ бр, |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
где |
– расчетный процент вагонов (по количеству) в составе, %; |
|
– |
|||
|
|
|
|
бр, |
|
|
масса вагонов брутто, т, определяемая по формуле |
|
|
|
|||
|
бр, = т, + гр гр, , |
|
(2.6) |
|||
где т, – масса тары вагона, равная для четырехосных т,4 = 22 т, а для восьмиосных т,8 = 43,8 т; гр, – грузоподъемность вагона, равная для четырехосных гр,4 = 65 т, а для восьмиосных гр,8 = 125 т; гр –
коэффициент использования конструкционной грузоподъемности вагонов,
равный гр = 0,9.
бр,4 = 22 + 0,9 ∙ 65 = 80,5 т;бр,8 = 43,8 + 0,9 ∙ 125 = 156,3 т;
0,82 ∙ 80,54 = 0,82 ∙ 80,5 + 0,18 ∙ 156,3 = 0,701;
0,18 ∙ 156,38 = 0,82 ∙ 80,5 + 0,18 ∙ 156,3 = 0,299.
Основное удельное сопротивление движению вагонов на звеньевом пути вычисляется по эмпирическим формулам
′′о,4 |
= 5,2 + |
35,4+0,785 +0,027 2 |
|
||
|
|
; |
(2.7) |
||
|
|
||||
|
|
о,4 |
|
||
′′о,8 |
= 6,9 + |
58,9+0,37 +0,021 2 |
|
||
|
, |
|
(2.8) |
||
|
|
||||
|
|
о,8 |
|
||
где о,4=20,125 т/ось – осевая нагрузка четырехосного вагона; о,8 = 19,54
т/ось – осевая нагрузка восьмиосного вагона.
Основное удельное сопротивление электровоза ВЛ − 80Рдвижению вагонов
′′о,4,э = 5,2 + |
35,4 + 0,785 ∙ 43,5 + 0,027 ∙ 43,52 |
= 11,19 |
Н |
; |
|
20,125 |
т |
||||
|
|
|
Лист
РГР.ИиПЖД-СЖД.007-2022 9
Изм. Лист Кол. уч. № док. Подпись |
Дата |
′′о,8,э = 6,9 + |
58,9 + 0,37 ∙ 43,5 + 0,021 ∙ 43,52 |
= 12,77 |
Н |
. |
|
19,54 |
т |
||||
|
|
|
Средневзвешенное сопротивление движению вагонов по формуле
(2.4)
Н
′′о,э = 0,701 ∙ 11,19 + 0,299 ∙ 12,77 = 11,66 т.
Основное удельное сопротивление тепловоза 2ТЭ10В движению
вагонов |
|
|
|
|
|
|
|
|
′′о,4,т = 5,2 + |
35,4 + 0,785 ∙ 23,4 + 0,027 ∙ 23,42 |
= 8,61 |
Н |
|
; |
|||
20,125 |
|
т |
||||||
|
|
|
|
|||||
′′о,8,т = 6,9 + |
|
58,9 + 0,37 ∙ 23,4 + 0,021 ∙ 23,42 |
= 10,95 |
|
Н |
. |
||
19,54 |
|
т |
||||||
|
|
|
|
|
||||
Средневзвешенное сопротивление движению вагонов
Н
′′о,т = 0,701 ∙ 8,61 + 0,299 ∙ 10,95 = 9,31 т.
Основное удельно сопротивление по формуле (2.2)
Н
осн,э = 28,44 + 11,66 = 40,1 т,
Н
осн,т = 22,53 + 9,31 = 31,84 т.
Дополнительное удельное сопротивление движению определяется по формуле
доп = ∙ , |
(2.9) |
где = 9,81 Н – ускорение свободного падения; = 9 ‰ – руководящий уклон.
Н
доп = 9,81 ∙ 9 = 88,29 т.
Тогда полное удельное сопротивление движению поезда
Н
э = 40,1 + 88,29 = 128,39 т,
Н
т = 31,84 + 88,29 = 120,13 т.
Лист
РГР.ИиПЖД-СЖД.007-2022 10
Изм. Лист Кол. уч. № док. Подпись |
Дата |