Выполнение тяговых расчетов

Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ Кафедра «Электрический железнодорожный транспорт»

КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине: теория электрической тяги Выполнил: студент группы 491

Ортин С.В.

Проверил: к. т. н. доцент Ляшенко В.В.

Самара 2013

Реферат

Данная курсовая работа посвящена приобретению опыта расчета и приобретение навыков выполнения тяговых расчетов.

Курсовая работа содержит ___ листов, ___ таблицы, ___ рисунка.

• Введение
• Исходные данные
• 1. Спрямление профиля пути
• 2. Определение массы состава
• 3. Проверка массы состава на трогание с места
• 4. Определение длины состава и поезда. сравнение длины поезда с заданной длиной приёмоотправочных путей
• 5. Определение числа вагонов и осей состава
• 6. Определение величины расчётного тормозного коэффициента
• 7. Решение тормозной задачи
• 8. Определение расхода энергоресурсов
• 9. Определение нагрева обмоток тяговых электрических машин
• 10. Заключение
• Библиографический список

Тяговые расчёты — прикладная часть теории тяги поездов, в которой рассматриваются условия движения поезда и решаются задачи, связанные с определением сил, действующих на поезд, и законов движения поезда под воздействием этих сил.

К железным дорогам предъявляются новые, все более высокие требования по удовлетворению возрастающих потребностей народного хозяйства и населения в перевозках, успешное выполнение которых во многом зависит от рациональной организации эксплуатации локомотивов. Возросли требования к решению задач по обеспечению безопасности движения поездов, в которых вопросы эксплуатации локомотивов занимают центральное место.

Исходные данные

Локомотив ВЛ-10

4-осные на подшипниках качения, б= 50

4-осные на подшипниках скольжения, в= 20

6-осные, г =20

8-осные, у =10

92% тормозных осей в поезде

Тип тормозных колодок: чугун

Длина приемоотправочных путей 1150 м

Таблица 1

Исходный профиль

1. Спрямление профиля пути

Для выполнения расчётов воспользуемся исходными данными таблицы 1.

Спрямление элементов № 1 и № 2 допускается, так как они находятся в пределах станции А.

Найдём длину спрямлённого участка, которая равна сумме длин спрямляемых участков:

(1.1)

м

Общая крутизна спрямляемых элементов :

(1.2)

где — крутизна элементов спрямленного участка.

‰

Проверяем спрямляемый элемент на возможность спрямления, чтобы расчёты скорости и времени движения поезда по участку были достаточно точными по формуле:

(1.3)

где — длина спрямляемого участка, м

— абсолютная величина разности между уклоном спрямляемого участка и уклоном проверяемого элемента, ‰

Условие выполняется, элементы № 1 и № 2 имеют право на спрямление.

Элемент № 3 не подлежит спрямлению с элементом № 2, так как граничит со станцией, А и с элементом № 4 вследствие большой разницы крутизны уклонов, но на нём имеется кривая, которую условно заменяем фиктивным подъёмом:

‰ (1.4)

‰

Спрямим элементы № 4 и № 5:

м

‰

Условие выполняется, элементы № 4 и № 5 имеют право на спрямление.

Элемент № 6 спрямлению не подлежит, так как граничит с максимальным подъёмом — элемент № 7, но на нём имеется кривая, заменяемая фиктивным подъёмом:

‰

Спрямим элементы № 8 и № 9:

м

‰

Условие выполняется, элементы № 8 и № 9 имеют право на спрямление.

Так как на элементе № 9 имеется кривая, фиктивный подъём от неё:

‰ (1.5)

‰

Окончательный уклон спрямлённого участка:

(1.6)

‰

Элемент № 10 спрямлению не подлежит, так как является расчётным подъёмом.

Спрямим элементы № 11, № 12 и № 13:

м

‰

Условие выполняется, элементы № 11, № 12 и № 13 имеют право на спрямление.

Так как на элементе № 11 имеется кривая, фиктивный подъём от неё:

‰

‰

Спрямим элементы № 14, № 15 и № 16:

м

‰

Условие выполняется, элементы № 14, № 15 и № 16 имеют право на спрямление.

Так как на элементе № 15 имеется кривая, фиктивный подъём от неё:

‰, ‰

Спрямим элементы № 17и № 18, находящиеся в пределах станции Б:

м

‰

Условие выполняется, элементы № 17 и № 18 имеют право на спрямление.

Спрямим элементы № 19, № 20 и № 21:

м

‰

Условие выполняется, элементы № 19, № 20 и № 21 имеют право на спрямление.

На элементе № 21 расположена кривая, заменяемая фиктивным подъёмом:

‰

‰

Элемент № 22 спрямлению не подлежит, так как это максимальный спуск.

Элемент № 23 спрямлению не подлежит, так как граничит с максимальный спуском.

Элемент № 24 спрямлению с соседними элементами не подлежит, вследствие большой разницы крутизны уклонов.

Спрямим элементы № 25, № 26, № 27, № 28 и № 29:

м

‰

Условие выполняется, элементы № 25, № 26, № 27, № 28 и № 29 имеют право на спрямление.

Так как на элементе № 25 и № 27 имеются кривые, фиктивный подъём от них:

‰

‰

Спрямим элементы № 30, № 31, № 32, № 33 и № 34:

м

‰

Условие выполняется, элементы № 30, № 31, № 32, № 33 и № 34 имеют право на спрямление.

Так как на элементах № 30 и № 32 имеются кривые, фиктивный подъём от них:

‰

‰

Спрямим элементы № 35, № 36, № 37, № 38, № 39, № 40, № 41 и № 42:

м

‰

Условие выполняется, элементы № 35, № 36, № 37, № 38, № 39, № 40, № 41 и № 42 имеют право на спрямление.

Так как на элементе № 35, № 38 и № 40 имеются кривые, фиктивный подъём от них:

‰

‰

Спрямим элементы № 43 и № 44, находящиеся в пределах станции В:

м

‰

Условие выполняется, элементы № 43 и № 44 имеют право на спрямление.

Результаты расчётов сводятся в таблицу 2.

тяговый расчет состав вагон Таблица 2

Спрямлённый профиль от ст. А до ст. В

2. Определение массы состава

Масса для выбранного расчётного подъёма:

(2.1)

Где — расчётная сила тяги локомотива, кгс; - расчётная масса локомотива, т; - основное удельное сопротивление локомотива в режиме тяги, кгс/т; - основное удельное сопротивление состава, кгс/т; - крутизна расчётного подъёма, ‰;

т

Основное удельное сопротивление локомотива

(2.2)

где — расчётная скорость локомотива, км/ч;

кгс/т

Основное удельное сопротивление состава:

(2.3)

где б, в, г, д — соответственно доли 4-, 6-, 8-осных грузовых вагонов в составе;

— основное удельное сопротивление 4-осных грузовых вагонов на подшипниках качения, кгс/т:

(2.4)

— основное удельное сопротивление 4-осных грузовых вагонов на подшипниках скольжения, кгс/т:

(2.5)

— основное удельное сопротивление 6-осных грузовых вагонов, кгс/т:

(2.6)

— основное удельное сопротивление 8-осных грузовых вагонов, кгс/т:

(2.7)

Здесь , — масса, приходящаяся на ось колёсной пары соответственно 4-, 6-, 8-осных грузовых вагонов, т:

;;; (2.8)

где , — массы соответственно 4-, 6-, 8-осных грузовых вагонов, т.

гкс/т.

3. Проверка массы состава на трогание с места

Проверка массы состава на трогание с места на раздельных пунктах заданного участка:

(3.1)

где — сила тяги локомотива при трогании с места, кгс;

— масса локомотива, т;

— удельное сопротивление состава при трогании с места, кгс/т;

— подъём наибольшей крутизны, ‰;

(3.2)

гдеудельное сопротивление при трогании с места для 4-осных вагонов с подшипниками качения:

кгс/т;

гдеудельное сопротивление при трогании с места для 4-осных вагонов с подшипниками скольжения:

кгс/т;

гдеудельное сопротивление при трогании с места для 6-осных вагонов с подшипниками качения:

кгс/т;

гдеудельное сопротивление при трогании с места для 8-осных вагонов с подшипниками качения:

кгс/т;

Вывод: при следовании поезда «туда» трогание состава обеспечено на всех участках пути.

т

При следовании поезда «обратно» трогание состава массой 5000 т на участке № 12 не обеспечивается.

Остановка на этом участке не желательна.

4. Определение длины состава и поезда. сравнение длины поезда с заданной длиной приёмоотправочных путей

Длина состава и поезда, м:

(4.1)

где — длина локомотива, м;

— длина состава, м;

10 м — запас длины на неточность установки поезда.

м

м

Проверка возможности установки поезда на приёмоотправочных путях выполняется, так как, где — длина приёмоотправочных путей, м.

5. Определение числа вагонов и осей состава

Число вагонов:

;; (5.1)

Число осей состава:

(5.2)

6. Определение величины расчётного тормозного коэффициента

Расчётный тормозной коэффициент:

(6.1)

где — сумма расчётных сил нажатия на тормозные оси поезда, тс;

(6.2)

где — сумма сил нажатия тормозных осей локомотива, тс;

— сумма сил нажатия тормозных осей состава, тс;

тс

(6.3)

где — сила нажатия колодок на ось локомотива, тс;

— число тормозных осей локомотива.

тс

(6.4)

где — доля тормозных осей состава;

— сила нажатия колодок на одну ось вагона в зависимости от типа вагонов, колодок и режимов, тс/ось;

— число тормозных осей состава.

тс

Средняя нагрузка на ось:

тс/ось (6.5)

тс/ось.

Отсюда следует, что режим гружёный и при чугунных колодках =7,0.

7. Решение тормозной задачи

Тормозная задача в курсовой работе решается графическим методом, представленным на рис. 1.

Рассчитаем путь подготовки тормозов к действию:

где (7.1)

— скорость, при которой начинается торможение, км/ч.

— время подготовки тормозов к действию, с.

(7.2)

Расчётный коэффициент трения:

(7.3)

По графику, представленному на рис. 1 точка N определяет максимально допустимую скорость движения поезда на наиболее крутом спуске участка, которая равна 70 км/ч.

8. Определение расхода энергоресурсов

Расход электроэнергии электровозом:

где (8.1)

— среднее значение тока кривой, в пределах которого величину тока можно принять постоянной.

— соответствующий промежуток времени, в течение которого величина тока принимается равной.

Таблица 3

Расчёт расхода электроэнергии

Для расчёта расхода электроэнергии электровозом постоянного тока на собственные нужды полученный расход увеличивают на 2%:

(8.2)

Удельный расход электроэнергии:

где (8.3)

— длина участка, для которого выполнены тяговые расчёты, км

9. Определение нагрева обмоток тяговых электрических машин

Расчеты по определению нагревания тяговых электрических машин производим путем определения превышения температуры обмоток над температурой наружного воздуха, руководствуясь кривыми и. Наибольшее допускаемое превышение температуры обмоток над температурой наружного воздуха определяется по табл.10/2/.

Для полюсов тяговых электродвигателей электровоза ВЛ10 єС.

Начальную температуру наружного воздуха принимаем 15єС.

Превышение температуры обмоток электрических машин определяем по формуле:

єС,

где — температура перегрева, которая установилась бы при длительном действии данной нагрузки;

— тепловая постоянная времени, указывающая то условное время, за которое нагрелась бы обмотка до окончательной температуры при условии полного отсутствия теплоотдачи;

— интервал времени, в течение которого поезд проходит путь, соответствующий выбранному отрезку на кривой тока электродвигателей (находится по графику).

Допускаемое превышение температуры обмоток тяговых электрических машин находим по таблице 4, єС

Таблица 4

Расчет перегрева обмоток электрических машин

Максимальная температура обмоток якоря тяговых электродвигателей при следовании поезда по участку

єС Сравнивая с, делаем вывод, что вождение поездов расчетной массы выбранным локомотивом не требует подталкивания.

10. Заключение

В данной курсовой работе мы проанализировали движение поезда массой 5000 тонн по заданному участку пути. Длина поезда составляет 824 метра, число осей — 228. Была решена тормозная задача. По ее результатам найдена допустимая скорость движения км/ч. По результатам расчетов на ЭВМ были построены графики удельного ускоряющего усилия, основного удельного сопротивления и удельного замедляющего усилия. В соответствии с этими графиками и заданным профилем были построены кривые скорости и времени хода поезда. Руководствуясь токовыми характеристиками электровоза ВЛ10 и кривой скорости, мы построили кривые тока электровоза и тока электродвигателей. По графикам тока электровоза и электродвигателей мы определили расход энергоресурсов на тягу поезда массой 5000 тонн электровозом ВЛ10 по заданному участку пути: А=2234 кВт/ч, а также рассчитали перегрев обмоток тяговых электрических машин. При данных параметрах вождение поезда по данному участку не требует подталкивания.

Библиографический список

1. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Теория электрической тяги» для студентов специальности 190 303 «Электрический транспорт железных дорог» очной и заочной форм обучения/составители: И. А. Андрончев, В. В, Ляшенко, С. С. Пидченко. — Самара: СамГУПС, 2011. — 33с.

2. Правила тяговых расчетов для поездной работы. — М.: Транспорт, 1985 г.

3. Осипов С. И. Осипов С.С. Основы тяги поездов М.: УМК МПС России, 2000 — 592с.