Задание
Выполнить: тяговый расчет для грузового поезда с электровозом переменного тока, при этом: произвести спрямление и приведение профиля пути, определить массу поезда, построить кривые скорости, времени хода по перегону, потребляемого тока, функции пути, произвести расчет общего и удельного расхода электрической энергии на тягу поезда.

Исходные данные;

1. Заданный участок железной дороги обслуживает электровоз переменного тока, сдвоенный – серии ВЛ 60к
2. На участке обращаются грузовые поезда из четырехосных вагонах на роликовых подшипниках массой 70 т. (масса приходящаяся на ось вагона,17.5т.)
3. Расчетный тормозной коэффициент vр=0,33. Постоянных действующих предупреждений о снижении скорости нет.
4. Тяговые характеристики Fk(v) электровоза ВЛ 60к для номинального напряжения в тяговой сети 25 кв. приведены на рис.1
5. Токовые характеристики активной составляющей Iэ. а(v) для номинального напряжения в тяговой сети приведены на рис.2
6. Масса, приходящаяся на ось электровоза,-23 т.
7. Максимальная (конструктивная) скорость движения электровоза

ВЛ 60к- 100 км/ч.
8. Данные о профиле пути берутся из табл. 1 и 2. Поезд следует от станции А до станции Б без остановок.

Таблица 1

Длины элементов профиля пути

|Номер элем. проф. пути |Станция |Длина элементов проф. пути,м |
|1. |Станция А |1600 |
|2. | |1050 |
|3. | |1200 |
|4. | |650 |
|5. | |800 |
|6. | |1050 |
|7. | |900 |
|8. | |1200 |
|9. | |3500 |
|10 | |850 |
|11. | |750 |
|12. | |600 |
|13. | |650 |
|14. | |900 |
|15. | |650 |
|16. | |2900 |
|17. | |1550 |
|18. | |500 |
|19. |Станция Б |1800 |

Таблица 2

Данные об уклонах элементов профиля пути и кривых

|Номер элем. проф. |Величина уклона элем. | Общие данные |
|пути |Профиля пути ,%0 | |
| | |Радиус |Длина |
| | |кривой, м |кривой, м |
|1. |0,0 | | |
|2. |+3,7 | | |
|3. |-5,2 |750 |400 |
|4. |+6,0 | | |
|5. |+4,5 |1000 |900 |
|6. |+11,5 | | |
|7. |+8,0 | | |
|8. |+5,0 |900 |300 |
|9. |+2,0 | | |
|10. |-7,0 |700 |800 |
|11. |-2,0 | | |
|12. |+1,5 | | |
|13. |+4,5 | | |
|14. |+6,5 |600 |700 |
|15. |+2,5 | | |
|16. |+4,5 |1100 |950 |
|17. |+2,0 | | |
|18. |+1,5 | | |
|19. |0,0 | | |

УДК.621.33.01(0758)

РЕФЕРАТ

Стр…… табл…… ил…… источн……..

Профиль пути, основные силы сопротивлению поезда, кривые движения, режим тяги, выбега, служебного торможения, потребление электрической энергии.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Курсовая работа посвящена выполнению тягового расчета (в одном направлении заданного участка) для грузового поезда электровозом переменного тока и определению массы поезда, скорости движения, времени хода по перегону, потребляемого тока и расхода

электрической энергии на тягу поезда.

ВВЕДЕНИЕ

Основным назначением тяговых расчетов является получение зависимости между величинами, характеризующими движение поездов. К числу задач, решаемых при выполнении тяговых расчетов, относятся:

выбор массы грузовых и пассажирских поездов;

расчет времени хода и скоростей движения поездов по перегонам;

определение тока, потребляемого поездами, или мощности в функции пути или времени, а также расхода электрической энергии при движении поездов;

определение параметров системы электроснабжения электрической железной дороги (выбор числа и мощности тяговых подстанций, сечения контактной сети);

составление графика движения поездов - основного закона работы железнодорожного транспорта.

Решение уравнения движения поезда может быть выполнено графическим и аналитическим методами. Аналитический метод требует большого числа расчетов и значительных затрат времени. Меньше времени на решение уравнения движения поезда графическим методом, который и рекомендован МПС.

В данной курсовой работе использован графический метод решения уравнения движения поезда.

Существенное снижение трудоемких и сложных вычислений при выполнении тяговых расчетов может быть достигнуто применением электронных вычислительных машин. В целях приобретения первых навыков составления алгоритма (последовательности операций по переработке исходных данных) и программ применительно к заданным условиям движения поезда. Использование
ПМК позволяет не только ускорить расчеты, но и приобрести знания по основам компьютерной грамотности.

СОДЕРЖАНИЕ

С.

Задание…………………………………………………………………………2

Реферат…………………………………………………………………………5

Введение………………………………………………………………………..6

1. Спрямление и приведение профиля пути…………………… ………..8

2. Расчет массы поезда………………………………………………………11

3. Расчет удельных сил основного сопротивления движению поезда

и удельных ускоряющих сил в режиме тяги……………………………..13

4. Расчет удельных замедляющих сил поезда в режимах выбега и

торможения…………………………………………………………………16

5. Построение кривых движения…………………………………………...19

6. Определение расхода электрической энергии на тягу поезда…….25

Заключение…………………………………………………………………….28

Список использованных источников……………………………………….29

1.Спрямление и приведение профиля пути

В целях сокращения объема работы при построении кривой скорости производится спрямление и приведение профиля пути.

Спрямлять можно только близкие по крутизне элементы профиля пути одного знака. Уклон спрямленного элемента определяется по формуле,

Iс’ =

где ii – заданный уклон i –го участка профиля пути, %;

Si – длина i – го элемента; i - порядковый номер элемента

к - общее их количество

Допустим спрямление нескольких элементов профиля пути проверяется для каждого заданного элемента по эмпирической формуле:

Si=

где Si – длина i – го элемента, м; i – абсолютная разность (без учета знака) между уклоном спрямленного элемента iс’ и уклоном спрямленного элемента ( i=iс’-ii),%.

Элементы, на которых располагаются станции, с соседними не спрямляются.

Приведение профиля обеспечивает замену сопротивления от кривых сопротивлением фиктивного уклона. Фиктивный подъем от кривых определяют по формуле, %

Iс”=

где Sс – длина спрямленного элемента, м

Sкр.i – длина i – й кривой в пределах спрямленного элемента, м;

Ri – радиус i- й кривой, м;

N - количество кривых на спрямленном элементе.

Приведение профиля выполняют после его спрямления.

Величину результирующего уклона спрямленного элемента и фиктивного подъема, т.е.

iс = ic’+ic”

При этом следует иметь в виду, что величина iс” всегда положительна, так как кривизна пути увеличивает сопротивление движению поезда. Величина же ic’ может быть

положительной (подъем) или отрицательной (спуск).
Результаты расчетов заносятся в таблицу 3, где показан пример расчета спрямления и приведения профиля пути.

Таблица 3

Результаты расчета спрямления и приведения профиля пути

|Номер |S,м |i,%0 |R, м |Sкр,м |Sc,м |i‘с,%0|i”с,%0|ic,%0 |Номер |
|Эл-та | | | | | | | | |спр. |
| | | | | | | | | |Элем. |
| 1 |1600 |0,0 | | | | | | |1 |
| 2 |1050 |+3,7 | | | | | | |2 |
| 3 |1200 |-5,2 |750 |400 | |-5,2 |0,3 |-4,9 |3 |
| 4 |650 |+6,0 | | |1450 |+5,1 |0,4 |+5,5 |4 |
|5 |800 |+4,5 |1000 |900 | | | | | |
| 6 |1050 |+11,5 | | |1950 |+9,9 |0 |+9,9 |5 |
|7 |900 |+8,0 | | | | | | | |
| 8 |1200 |+5,0 |900 |300 | |+5,0 |0,2 |+5,2 |6 |
| 9 |3500 |+2,0 | | | | | | |7 |
| 10|850 |-7,0 |700 |800 | |-7,0 |1,0 |-6,0 |8 |
| 11|750 |-2,0 | | |1350 |-0,4 | |-0,4 |9 |
| |600 |+1,5 | | | | | | | |
|12 | | | | | | | | | |
| 13|650 |+4,5 | | | | | | | |
| |900 |+6,5 |600 |700 |5100 |+4,6 |0,2 |+4,8 |10 |
|14 |650 |+2,5 | | | | | | | |
|15 |2900 |+4,5 | | | | | | | |
|16 | | | | | | | | | |
| 17|1550 |+2,0 | | |2050 |+1,9 |0 |+1,9 |11 |
| |500 |+1,5 | | | | | | | |
|18 | | | | | | | | | |
| 19|1800 |0,0 | | | | | | |12 |

2. Расчет массы поезда

Расчет массы поезда начинается с выбора расчетного подъема. Расчетным называется наибольший по величине и протяженности подъем на данном участке, на котором поезд движется с установившейся скоростью и с наибольшей по сцеплению силе тяги.

Выбор расчетного подъема iр производится путем анализа спрямленного и приведенного профиля пути.

Короткие подъемы, следующие за площадкой или спуском не могут быть приняты за расчетные, так как они могут быть проследованы за счет кинетической энергии, накопленной при движении на предыдущих элементах профиля пути.

При выборе расчетного подъема следует иметь в виду, что для снижения себестоимости перевозок следует обеспечивать, возможно, большую массу поезда. Для этого электровоз должен развивать наибольшую силу тяги Fк.р. называемую расчетной скоростью vр.

Расчетные сила тяги Fк.р и скорость Vр определяются точкой пересечения заданных тяговой характеристики электровоза для полного возбуждения ПВ и характеристики ограничения по сцеплению (точка В на рис. 1).

При установившейся скорости движения vр на расчетном подъеме iр масса состава вагонов определяется по формуле, т:

где - полная масса электровоза, т: g - 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения; iр – расчетный подъем, %0; w0’ – удельное основное сопротивление движению электровоза под током, Н/кН; w0” - удельное основное сопротивление движению состава
(вагонов), Н/кН;

Fк.р - расчетная сила тяги электровоза, кН.

Удельное основное сопротивление движению электровоза определяется по формуле, Н/кН:

где v – скорость движения, км/ч.

Соответственно удельное сопротивление четырехосных вагонов на роликовых подшипниках определяется по формуле, Н/кН:

где - масса приходящаяся на ось вагона , т

При расчете массы поезда удельные основные сопротивления движению электровоза под током и вагонов вычисляются для скорости v=vр..

Найденную массу поезда округляют до 50 т.

3. Расчет удельных сил основного сопротивления движению поезда и удельных ускоряющих сил в режиме тяги

Для построения кривой скорости движения поезда v(s) нужно знать удельные, т.е. отнесенные к силе тяжести поезда (mл + mв)g, ускоряющие и замедляющие силы, действующие на поезд в режимах тяги, выбега и торможения.

Удельная ускоряющая сила в режиме тяги при движении поезда по прямолинейному участку пути определяется по формуле:

fу=fк –w0=

где Fк – сила тяги электровоза, кН: w0 – удельное основное сопротивление движению поезда, определяемое по формуле, Н/кН:

w0=

Расчет удельных ускоряющих сил по формулам производится для скоростей
: от v=0 до v=vр – через 10 км/ч, а при v>vр – через 5 км/ч. Расчеты проводятся для скоростей перехода с ПВ – на ослабленное возбуждение ОВ1, с ослабленного возбуждения ОВ1 – на ослабленное возбуждение ОВ2, с ослабленного возбуждения ОВ2 – на ослабленное возбуждение ОВ3.
Сопротивление движению состава и электровоза при скоростях от 0 до 1- км/ч принимается неизменным и равным сопротивлению движения при v=10 км/ч.

Сила тяги Fк принимается в соответствии с заданной тяговой характеристикой электровоза. Для определения силы тяги заданного электровоза при разгоне сначала используется кривая ограниченная по сцеплению Fк.сц, а затем отрезок ВС (см. рис. 1) характеристики ПВ. Для повышения ускорения движения следует работать при большей силе тяги .
Поэтому дальнейшее использование характеристики ПВ нецелесообразно и из точки С следует перейти на характеристику ОВ1 в точку D и работать на этой характеристике до точки Е, а затем перейти на характеристику ОВ2 (точка G),
Характеристика ОВ2 в соответствии с ПТР используется до точки К, находящейся на этой характеристике при максимальной скорости движения электровоза. Последняя характеристика ОВ3 остается резервной на случай работы при повышенных скоростях движения.

Данные расчетов удельных сил основного сопротивления движению поезда и удельных ускоряющих сил в режиме тяги заносятся в таблицу 4

Таблица 4

Удельные ускоряющие силы в режиме тяги при движении по прямолинейному горизонтальному участку пути

|Режим |V,км/ч |W0’, |W0”, |W0, н/кН|Fк, |fк, |Fу, Н/кН|
| | |Н/кН |Н/кН | |КН |н/кН | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|Разгон | 0 |1,9 |0,87 |0,91 |1000 |15,86 |14,95 |
| |10 |2,0 |0,94 |0,98 |850 |13,48 |12,50 |
| |20 |2,2 |1,04 |1,09 |800 |12,69 |11,60 |
| |30 |2,5 |1,17 |1,23 |775 |12,29 |11,06 |
| |40 |2,8 |1,32 |1,38 |740 |11,73 |10,35 |
| |49,5 |3,13 |1,5 |1,57 |725 |11,5 |9,93 |
|ПВ |49,5 |3,13 |1,50 |1,57 |725 |11,50 |9,93 |
| |52 |3,23 |1,55 |1,62 |650 |10,31 |8,69 |
| |55 |3,35 |1,61 |1,68 |550 |8,72 |7,04 |
| |60 |3,58 |1,72 |1,80 |440 |6,98 |5,18 |
| |65 |3,81 |1,84 |1,92 |350 |5,55 |3,63 |
| |70 |4,07 |1,97 |2,06 |280 |4,44 |2,38 |
| |75 |4,34 |2,1 |2,20 |240 |3,81 |1,61 |
| |80 |4,62 |2,24 |2,34 |200 |3,17 |0,83 |
|ОВ1 |65 |3,81 |1,84 |1,92 |420 |6,66 |4,74 |
| |70 |4,07 |1,97 |2,06 |350 |5,55 |3,49 |
| |75 |4,34 |2,10 |2,20 |300 |4,76 |2,56 |
| |80 |4,62 |2,24 |2,34 |250 |3,97 |1,63 |
| |85 |4,91 |2,38 |2,49 |220 |3,49 |1,00 |
| |90 |5,23 |2,54 |2,66 |200 |3,17 |0,51 |
| |95 |5,56 |2,70 |2,82 |170 |2,70 |-0,12 |
| |100 |5,90 |2,87 |3,00 |150 |2,38 |-0,62 |
|ОВ2 |55 |3,35 |1,61 |1,68 |730 |11,58 |9,9 |
| |60 |3,58 |1,72 |1,79 |580 |9,20 |7,41 |
| |65 |3,81 |1,84 |1,92 |470 |7,46 |5,54 |
| |70 |4,07 |1,97 |2,06 |400 |6,35 |4,29 |
| |75 |4,34 |2,10 |2,20 |350 |5,55 |3,35 |
| |80 |4,62 |2,24 |2,34 |300 |4,76 |2,42 |
| |85 |4,91 |2,38 |2,49 |260 |4,12 |1,63 |
| |90 |5,23 |2,54 |2,66 |240 |3,80 |1,15 |
| |95 |5,56 |2,70 |2,82 |200 |3,17 |0,35 |
| |100 |5,90 |2,87 |3,00 |180 |2,86 |-0,14 |

4. Расчет удельных ускоряющих и замедляющих сил поезда в режимах выбега и торможения

В режиме выбега на поезд действуют только одна сила – сопротивление движению W. Основное удельное сопротивление движению электровоза на выбеге больше, чем в режиме тяги. Для всех серий электровозов оно определяется по эмпирической формуле, Н/кН:

W0x’=2,4+0,011v+0,00035v2,

где v – скорость движения, км/ч. удельная замедляющая сила при выбеге определяется так:

f3= -fy -w0x =

Расчеты выполняют для скоростей от 0 до конструкционной скорости локомотива vк (через 10 км/ч). В диапазоне скоростей от 0 до 10 км/ч сопротивление движению электровоза и состава (вагонов) принимают неизменным и равным сопротивлению при скорости v=10км/ч

Численные значения w0” берутся из табл. 4.

В режиме торможения на поезд действуют сила сопротивления движению W и тормозная сила Вт.

При служебном торможении удельная замедляющая сила, Н/кН:

fз.с= - fy=0,5bт+w0x, где bт=1000vр.тфк.р, Н/кН – удельная тормозная сила при экстренном торможении (пневматическими тормозами); vр.т- расчетный тормозной коэффициент, Н/кН (принмается раным 0,33); фк.р – расчетный коэффициент трения колодки о бандаж, определяемый для чугунных стандартных колодок по формуле:

фк.р=

Результаты расчета удельных замедляющих сил сводятся в таблице 5.

Таблица 5

Удельные замедляющие силы поезда в режимах выбега и

торможения

|V, км/ч |W0x’, Н/кН |W0x, Н/кН | фк.р |bт, н/кН |0,5bт+w0x, |
| | | | | |Н/кН |
|0 |0,24 |0,84 |0,27 |89,10 |45,46 |
| |2,55 |1,00 |0,20 |65,34 |33,67 |
|10 |2,76 |1,10 |0,16 |53,46 |27,83 |
|20 |3,05 |1,24 |0,14 |46,33 |24,41 |
|30 |3,40 |1,41 |0,13 |41,58 |22,20 |
|40 |3,87 |1,62 |0,11 |37,90 |20,57 |
|50 |4,32 |1,83 |0,11 |35,64 |19,65 |
|60 |4,89 |2,05 |0,10 |33,66 |18,88 |
|70 |5,52 |2,37 |0,10 |32,08 |18,41 |
|80 |6,12 |2,68 |0,09 |30,78 |18,07 |
|90 |7,00 |3,04 |0,09 |29,70 |17,89 |
|100 |7,85 |3,42 |0,09 |28,79 |17,82 |
|110 | | | | | |

Расчет удельных сил основного сопротивления движению поезда и удельных ускоряющих сил в режиме тяги следует выполнять с помощью ЭВМ . При отсутствии таковых расчет производится с помощью простейших вычислительных средств. По данным табл. 4 и 5 строятся кривые удельных ускоряющих и замедляющих сил в соответствии с рекомендованными масштабами

Таблица 6

Масштабы, рекомендованные при построении кривых движения

| Масштаб |Значение масштабов для грузовых |
| |поездов |
| mv, мм/км/ч | 1 |
|mf, мм/км/ч |6 |
|ms, мм/км |20 |
|mt, мм/с |1/6 |
|( , мм |30 |

5. Построение кривых движения

5.1 Построение кривой скорости v(s)

Построение кривой скорости движения поезда v(s) рекомендуется выполнять графическим способом МПС на основании кривых ускоряющих и замедляющих сил спрямленного профиля пути. Для построения кривых движения следует заготовить на миллиметровой бумаге в соответствии с рекомендованными масштабами совмещенную систему координат, в которой по оси ординат наносятся скорость движения поезда по перегону , его время хода, ток потребляемый электровозом, и вспомогательная вертикальная линия KN, а по оси абсцисс – уклон и длина спрямленного и приведенного элемента, номер километрового пикета.

Построение кривой v(s) начинают с момента трогания поезда.
5.1.1. Задаются первым приращением скорости (при следовании электровоза под током до выхода на автоматическую характеристику – не более 10 км/ч, после выхода на автоматическую характеристику не более 5 км/ч; при следовании на выбеге – не более 10 км/ч; в режиме торможения при скорости свыше 50 км/ч до нуля – не более 5 км/ч) и на кривой ускоряющих усилий отмечают точку, соответствующую средней скорости, с которой поезд будет следовать на первом отрезке пути. На эту точку и нуль накладывается линейка, а затем проводится прямая под прямым углом к данной прямой до пересечения с горизонталью, соответствующей приращению скорости.

Затем задаются вторым приращением скорости и аналогично строятся последующие прямые.
5.1.2. При разгоне и движении поезда, например, по подъему i=+3%0 удельная ускоряющая сила fy=fk-w0-wi. Следовательно, она уменьшается на величину сопротивления от уклона и кривая fy(v) смещается влево.

Для того, чтобы каждый раз не перестраивать кривую ускоряющих усилий, начало системы координат переносят влево(при подъеме) или вправо
(при спуске) на величину равную wi==i.
5.1.3. Если удельная ускоряющая сила будет равна сопротивлению движения от подъема, то движение поезда будет равномерным и кривая скорости v(s) будет располагаться параллельно оси абсцисс.
5.1.4. При движении поезда по площадке установившаяся скорость характеризуется точкой пересечения кривой (fk-w0) c осью ординат.
5.1.5.Усли по условиям движения необходимо переходить с полного возбуждения
ПВ на ослабленное возбуждение ОВ, то для построения кривой скорости v(s) пользуются кривыми для соответствующих ступеней ослабления возбуждения.

Допустим, что выход на характеристику ПВ осуществляется при скорости v1, а переход на характеристику ОВ1 происходит при скорости v2.
Следовательно, приращение скорости будет v1=v2-v1. Линия скорости
В1С1проводжится перпендикулярно линии соответствующей ПВ соединенной с началом координат.

При скорости v2 осуществляется переход движения поезда с ПВ на ОВ1. В этом случае приращение скорости будет v2=v3-v2, а на кривой ускоряющих усилий для ОВ1 линия скорости откладывается аналогично.

При скорости v3 осуществляется переход на ОВ2, и построение кривой v(s) производится аналогично.

При построении кривой скорости v(s) необходимо соблюдать установленные приращения скорости. Если приращения скорости будут больше установленных, то их делят на части так, чтобы соблюдать условие …v