Теория электрической тяги

Курсовой проект

Теория электрической тяги

Введение

моторный поезд тяговый электровоз

Наука о тяге поездов изучает комплекс вопросов, связанных с теорией механического торможения поезда, рационального использования локомотивов и экономного расходования электрической энергии.

Теория электрической тяги позволяет решать широкой круг практических вопросов эффективной эксплуатации железных дорог, рассчитать основные параметры вновь проектируемых линий, участков, переводимые на новые виды тяги, намечать основные требования к вновь разработанным локомотивам. С их помощью определяют силы, действующие на поезд, оценивают их влияние на характер движения, определяют оптимальную массу состава при выбранной серии локомотива. Теория тяги позволяет рассчитать скорости движения в любой точке пути с учетом безопасности движения поездов и времена хода по каждому перегону и участку, определять расход электрической энергии или топлива и проверять использование мощности локомотива.

На основании перечисленных данных составляют график движения поездов, определяют пропускную свободность дорог, и рассчитывают эксплуатационные показатели локомотивного хозяйства.

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

Цель курсовой работы - углубление и закрепление теоретических знаний по расчету режимов движения электроподвижного состава (ЭПС) однофазно - переменного тока, приобретение опыта самостоятельного выполнения тяговых расчетов с элементами исследования; изучение вопросов теории движения поездов; сил, действующих на поезд и его массу.

1. Тяговые характеристики электровоза и их ограничения

.1 Электромеханические характеристики колёсно-моторного блока тягового двигателя НБ-418 (ВЛ80^с(3 секции))

Для построения тяговых характеристик необходимо иметь следующие зависимости:

v_п(I_д) - скоростные характеристики ТЭД для нормального поля ТЭД и для 1-й, 2-й и 3-й ступеней ослабления поля (ОП1 - ОП3) для 33-й позиции.

F_кд(I_д) - электротяговые характеристики одного ТЭД для нормального поля и ступеней ослабления поля для 33-й позиции.

Для заданного типа ТЭД зависимости v_п(I_д) и F_кд(I_д) на различных ступенях ослабления поля и 33-й позиции берем из ПТР (Правила Тяговых Расчетов).

В соответствии с заданным типом двигателя и данными взятыми из ПТР строят на миллиметровой бумаге в одних осях координат электромеханические характеристики колесно-моторного блока для полного и заданных ступеней ослабления поля ТЭД (см. рис. 1.1). По электромеханическим характеристикам колесно-моторного блока на ободе колесной пары строим характеристики электровоза (см. рис 1.2). Результаты расчетов сведены в таблицу 1.1.

.2 Расчёт и построение тяговых характеристик электровоза

Силу тяги F_k на ободе колёсных пар электровоза рассчитывают по формуле:

, (1.1)

где F_k - касательная сила тяги одного ТЭД, (кгс);

F_кд - общая касательная сила тяги электровоза, (кгс);

n_д - количество ТЭД электровоза (n_д=12).

Величину F_k рассчитаем для полного возбуждения и всех ступеней ослабления возбуждения параллельного соединения ТЭД. По данным расчета строим на миллиметровой бумаге графики зависимостей F_к(v) для всех ступеней ослабления возбуждения ТЭД.

.3 Ограничения тяговых характеристик

Реализация сил тяги электровоза ограничена:

наибольшей допустимой скоростью движения;

- сцеплением колёсных пар с рельсами;

- наибольшим допустимым током ТЭД.

Ограничение по наибольшей допустимой скорости движения электровоза

Рассматриваемое ограничение наносим на тяговые характеристики F_к(v) в виде прямой линии, перпендикулярно оси скорости. Ограничение по скорости берём из задания на курсовую работу, где v_max = 100 км/ч.

Ограничение по условиям сцепления колёсных пар с рельсами

Силу тяги по сцеплению колёсных пар с рельсами электровоза F_ксц, кгс определяют по формуле:

F_ксц = 1000∙P∙Y_к, (1.4)

где P - сцепной вес электровоза, (тс);

Ψ_к - расчётный коэффициент сцепления электровоза с рельсами.

Сцепной вес электровоза определяется по формуле:

P = P₀∙n₀, (1.5)

где P₀ - вес, приходящийся на одну колёсную пару, P₀ = 23,5 тс;

n₀ - число сцепных осей электровоза = 12;

P₀, n₀ - берутся из курсового задания.

Следовательно, P = 23,5∙12 = 282 тс

Масса локомотива равна m_л = 282т.

Расчётный коэффициент сцепления электровоза с рельсами определяется по формуле:

, (1.6)

где v - скорость, (км/ч).

По формулам (1.5), (1.6) и (1.4) рассчитываем соответственно значения P, Ψ_к и F_ксц для скоростей 0, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60 км/ч и заносим их в таблицу 1.2:

Таблица 1.2. Ограничение по сцеплению

F_кр и v_р -определяем по тяговым характеристикам. Так как самое первое ограничение - по сцеплению, то их значение определяем по точке пересечения этого ограничения с кривой при ПВ на 33-позиции.

Так F_кр = 73800 кгс, v_р = 49,5 км/ч.

Ограничение по наибольшему допустимому току двигателя при пуске

Ограничения по току наносим на тяговые характеристики 33-позиции и всех степеней возбуждения. Максимальный ток определяют по формуле:

_max=1,5∙I_{д ч}, (1.7)

где I_max - максимально допустимый ток ТЭД, (А);

I_{д ч} - часовой ток ТЭД, (А).

Таким образом, для электровоза ВЛ80^с (3 секции) с двигателем НБ-418К для которого I_дч=880А,

I_max=880∙1,5=1320А.

Точки пересечения всех скоростей ослабления поля с максимальным током переносим на тяговые характеристики и строим ограничения по току.

2. Подготовка профиля и плана пути для тяговых расчётов

Для облегчения расчётов необходимо произвести перед построением кривых движения подготовку профиля и плана пути к тяговым расчётам, которую выполняют в следующем порядке: вначале проводят спрямление продольного профиля пути, а затем замену сопротивления движения поезда от кривых фиктивными подъёмами.

.1 Спрямление продольного профиля пути

Уменьшение числа элементов профиля пути позволяет облегчить расчёты. Это осуществляется путём спрямления продольного профиля пути, при котором несколько элементов с разными уклонами заменяют одним - спрямлённым участком, имеющим длину S_c, равную сумме их длин. Кроме того, спрямление позволяет сгладить изменение сил дополнительного сопротивления движению поезда при переходе с элемента на элемент, так как в расчётах подобное изменение сил считается мгновенным. В реальности поезд имеет определённую длину, и при движении от одного элемента профиля пути к другому, его сопротивление от уклона изменяется постепенно по мере движения. Спрямление элементов профиля перегонов и станций не разрешается. Горизонтальные элементы, имеющие длину меньше длины поезда, присоединяются к спускам или к подъёмам. Спрямлять можно только элементы с уклонами одного знака.

Крутизну спрямлённого уклона i_c’, ‰ находят по формуле:

, (2.1)

где i_j - уклон (крутизна) любого действительного элемента профиля пути (‰);

S_j - длина любого действительного элемента профиля пути, входящего в спрямлённый элемент, м;

S_c - длина спрямляемого элемента.

, (2.2)

‰.

Возможность спрямления проверяют для каждого элемента действительного профиля пути, входящего в спрямлённый участок, по формуле:

, (2.3)

где i - абсолютная разность между уклоном спрямлённого элемента и действительным уклоном отдельного (проверяемого) элемента действительного профиля пути, (‰):

 (2.4)

‰,

‰,

Проверяют все элементы спрямлённой группы профиля пути. Если при проверке длина хотя бы одного из спрямлённых элементов профиля не удовлетворяют условию (2.3), то такое спрямление вводить в дальнейшие расчёты не разрешается.

.2 Ïðèâåäåíèå ôèêòèâíûõ ïîäú¸ìîâ

Êðèâûå ó÷àñòêè ïóòè ñïðÿìëÿþò â ïëàíå, çàìåíÿÿ èõ òàê íàçûâàåìûì ôèêòèâíûì ïîäú¸ìîì i_ñ», èìåþùèì êðóòèçíó, íà êîòîðîì ñîçäà¸òñÿ äîïîëíèòåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå äâèæåíèþ, ðàâíîå äîïîëíèòåëüíîìó ñîïðîòèâëåíèþ îò êðèâûõ. Êðóòèçíó ñïðÿìë¸ííîãî ó÷àñòêà â ïëàíå ïóòè i_ñ» ïðè íàëè÷èè êðèâûõ â ïðåäåëàõ ýòîãî ýëåìåíòà îïðåäåëÿþò ïî ôîðìóëàì:

, (2.5)

èëè ïðè çàäàíèè êðèâîé öåíòðàëüíûì óãëîì:

, (2.6)

ãäå S_kpi, R_i - äëèíà è ðàäèóñ êðèâîé â ïðåäåëàõ ñïðÿìëÿåìîãî ýëåìåíòà, ì;

α_i - öåíòðàëüíûé óãîë êðèâîé â ïðåäåëàõ ñïðÿìëÿåìîãî ýëåìåíòà, ãðàä.

Îêîí÷àòåëüíûé óãîë (êðóòèçíó) ñïðÿìë¸ííîãî ýëåìåíòà â ïðîäîëüíîì ïðîôèëå è ïëàíå ïóòè i_c,‰ îïðåäåëÿþò ñëåäóþùèì îáðàçîì:

 (2.7)

Çíàê i_c» âñåãäà ïîëîæèòåëüíûé, à çíàê i_c’ çàâèñèò îò òîãî, ÷òî ïðåäñòàâëÿåò èç ñåáÿ óêëîí: ïîäú¸ì (+) èëè ñïóñê (-).

Ïðèìåð ðàñ÷åòà ïðè íàëè÷èè êðèâîé â ïðåäåëàõ 6 ýëåìåíòà

‰.

‰

Ïðèìåð ðàñ÷åòà ïðè çàäàíèè êðèâîé öåíòðàëüíûì óãëîì íà 3 ýëåìåíòå

‰.

‰.

Ðåçóëüòàòû ðàñ÷¸òîâ ñâåä¸ì â òàáëèöó 2.1

Òàáëèöà 2.1

Ðàñ÷¸òíûé ïîäú¸ì ñîñòàâëÿåò 12.2 ‰.

3. Âåñ ñîñòàâà è åãî ïðîâåðêà

.1 Îïðåäåëåíèå âåñà ñîñòàâà

Âåñ ñîñòàâà Q, òñ îïðåäåëÿåì ïðè óñëîâèè äâèæåíèÿ ïîåçäà ñ ðàâíîìåðíîé (óñòàíîâèâøåéñÿ) ñêîðîñòüþ v_ð íà ðàñ÷¸òíîì (íàèáîëåå òÿæ¸ëîì) ïîäú¸ìå i_p ñ ó÷¸òîì çàïàñà êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè ïåðåä íèì, ïî ôîðìóëå:

, (3.1)

ãäå F_êð - ðàñ÷¸òíàÿ ñèëà òÿãè ýëåêòðîâîçà ïðè ñêîðîñòè v_ð, F_êð =73800 êãñ;

Ð - ïîëíûé âåñ ýëåêòðîâîçà, ðàâíûé ïðîèçâåäåíèþ âåñà, ïðèõîäÿùåãîñÿ íà îäíó êîë¸ñíóþ ïàðó, íà ÷èñëî ñöåïíûõ îñåé:

P= 23.5∙12 = 282 òñ

ω₀’ - îñíîâíîå óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå äâèæåíèþ ýëåêòðîâîçà â ðåæèìå òÿãè, êãñ/òñ;

ω_õ - îñíîâíîå óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå äâèæåíèþ ýëåêòðîâîçà â ðåæèìå ìåõàíè÷åñêîãî òîðìîæåíèÿ è âûáåãà, êãñ/òñ;

ω₀» - îñíîâíîå óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå äâèæåíèþ ñîñòàâà, êãñ/òñ.

Âåëè÷èíû ω₀’, ω_õ, ω₀» îïðåäåëÿåì ïðè ñêîðîñòè v_ð.

F_êð è v_ð - áûëè íàéäåíû âî âðåìÿ îïðåäåëåíèÿ îãðàíè÷åíèÿ ïî ìàêñèìàëüíî äîïóñòèìîé ñêîðîñòè.

Äëÿ çâåíüåâîãî ïóòè ω₀’, ω_õ, ω₀» îïðåäåëÿåì ïî ôîðìóëàì:

;    (3.2)

;       (3.3)

,         (3.4)

ãäå ω_04p», ω_04ñ», ω₀₈» - îñíîâíîå óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå äâèæåíèþ 4-õ îñíûõ âàãîíîâ ñ ïîäøèïíèêàìè êà÷åíèÿ (ðîëèêîâûå), ñêîëüæåíèÿ è 8-ìè îñíûõ âàãîíîâ ñîîòâåòñòâåííî; α, β, γ - ñîîòâåòñòâóþùèå äîëè âàãîíîâ ïî âåñó ñîñòàâà, ïðèâåä¸ííûå â êóðñîâîì çàäàíèè: α =0, β= 0,30, γ=0.70. Èíûìè ñëîâàìè ñîñòàâ èìååò 4-¸õ îñíûå âàãîíû ñ ïîäøèïíèêàìè êà÷åíèÿ è ñêîëüæåíèÿ.

ω_04ð», ω_04ñ» - íàõîäèì ïî âûðàæåíèÿì:

 (3.5)

 (3.6)

ãäå q_04ð è q_04ñ - ñðåäíåå çíà÷åíèå âåñà, ïðèõîäÿùåãîñÿ íà îäíó êîë¸ñíóþ ïàðó âàãîíà ñîîòâåòñòâóþùåãî òèïà, ðàâíîå îòíîøåíèþ âåñà âàãîíà ê ÷èñëó åãî îñåé (âåñ âàãîíà ïðèâåä¸í â çàäàíèè). Íàéä¸ì ýòè çíà÷åíèÿ:

 ò,

ò

Òåïåðü îïðåäåëèì ω₀’, ω_õ, ω₀₈», ω_04ñ» ω₀»:

 êãñ/òñ;

 êãñ/òñ;

 êãñ/òñ;

 êãñ/òñ;

 êãñ/òñ.

Îòñþäà íàéä¸ì âåñ ñîñòàâà Q:

îêðóãëÿåì äî âåëè÷èíû, êðàòíîé 50 òñ.

Âåñ ñîñòàâà ïðèíèìàåì Q = 5100ò.

.2 Ïðîâåðêà âåñà ñîñòàâà ïðè òðîãàíèè ñ ìåñòà

Âåñ ñîñòàâà ïðîâåðÿåì íà âîçìîæíîñòü òðîãàíèÿ ýëåêòðîâîçà ñ ìåñòà íà îñòàíîâî÷íûõ ïóíêòàõ

,         (3.6)

ãäå F_êòð - ñèëà òÿãè ýëåêòðîâîçà ïðè òðîãàíèè ñ ìåñòà, êãñ. Ÿ îïðåäåëÿåì ïî òÿãîâûì õàðàêòåðèñòèêàì ïðè ñêîðîñòè v=0 ïî îãðàíè÷åíèþ ïî ñöåïëåíèþ, òàê êàê îíî íàõîäèòñÿ áëèæå âñåãî ê íà÷àëó êîîðäèíàò F_êòð = 101520 êãñ.

i_òð - êðóòèçíà îñòàíîâî÷íîãî ïóíêòà, i_òð=0 ‰. i_òð=13,6 ‰.

ω_òð - äîïîëíèòåëüíîå óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå äâèæåíèþ ñîñòàâà ïðè òðîãàíèè ñ ìåñòà, êãñ/òñ. Åãî îïðåäåëÿþò äëÿ âàãîíîâ ñ ïîäøèïíèêàìè ñêîëüæåíèÿ è êà÷åíèÿ, ïî ôîðìóëå:

,  (3.7)

,   (3.8)

ãäå q_0ñð - âåñ ñîñòàâà, ïðèõîäÿùèéñÿ íà îäíó êîë¸ñíóþ ïàðó, òñ, êîòîðûé îïðåäåëÿþò äåëåíèåì âåñà ñîñòàâà íà êîëè÷åñòâî îñåé â ñîñòàâå.

Ñíà÷àëà îïðåäåëèì âåñ âàãîíîâ ðàçíûõ òèïîâ:

Ð_04ð=Q∙α=5100∙0,7=3570 òñ,

Ð_04ñ=Q∙=5100∙0,3=1530 òñ

×èñëî âàãîíîâ ñîîòâåòñòâóþùèõ òèïîâ n_04ñ è n₀₈ ðàâíî îòíîøåíèþ îáùåãî âåñà ýòèõ âàãîíîâ Ð_04ñ è Ð₀₈ ê âåñó îäíîãî âàãîíà áðóòòî, óêàçàííîãî â çàäàíèè ð_04ð=140 òñ è ð_04ñ=80 òñ:

,

×èñëî îñåé êàæäîãî âèäà âàãîíîâ T ðàâíî ïðîèçâåäåíèþ ÷èñëà âàãîíîâ ñîîòâåòñòâóþùåãî òèïà íà èõ ÷èñëî îñåé:

 îñåé,

 îñåé

Îáùåå ÷èñëî îñåé â ñîñòàâå ðàâíî:

T_04ñ + T₀₈ = 208 + 76 = 284 îñè.

.

Òåïåðü îïðåäåëèì ω_òð.ñ è Q_òð:

,

,

,

40489 òñ≥5100 òñ

Âåñ ñîñòàâà áûë ðàññ÷èòàí ïðàâèëüíî, åñëè Q_òð ≥Q:

6629 òñ ≥ 5100 òñ

Ïîñêîëüêó ðàñ÷åò âåðíûé ïîåçä ìîæíî áóäåò îñòàíîâèòü íà ðàñ÷åòíîì ïîäúåìå.

.3 Ïðîâåðêà âåñà ñîñòàâà ïî äëèíå ïðè¸ìî-îòïðàâî÷íûõ ïóòåé

 îáû÷íûõ óñëîâèÿõ îðãàíèçàöèè äâèæåíèÿ äëèíà ïîåçäà íå äîëæíà ïðåâûøàòü ïîëåçíîé äëèíû ïðè¸ìî-îòïðàâî÷íûõ ïóòåé (ñ çàïàñîì 10 ì íà òî÷íîñòü îñòàíîâêè ïîåçäà). Íåîáõîäèìàÿ äëèíà ïðè¸ìî-îòïðàâî÷íûõ ïóòåé l_ï.î.ï ñîñòîèò èç ñóììàðíîé äëèíû ñîñòàâà l_c, ýëåêòðîâîçà l_ýë=50 ì è 10-òè ìåòðîâ íà òî÷íîñòü îñòàíîâêè:

      (3.8)

Äëèíà ñîñòàâà l_c ðàâíà ñóììå ïðîèçâåäåíèé _äëèíû êàæäîãî âàãîíà k-ãî òèïà ïî îñÿì àâòîñöåïîê l₀₄=14 ì è l₀₈=20 ì íà ÷èñëî ýòèõ âàãîíîâ n₀₈=26 è n_04ñ=19:

 (3.9)

Äëèíà ïðè¸ìîîòïðàâî÷íûõ ïóòåé áóäåò:

 çàäàíèè äëèíû ñòàíöèé ñîñòàâëÿþò 1500, 1100, 1400, 1100 ìåòðîâ, ÷òî çíà÷èòåëüíî âûøå ïîëó÷åííîé äëèíû ïðè¸ìî-îòïðàâî÷íûõ ïóòåé, ñëåäîâàòåëüíî, ðàñ÷¸òû ïðîèçâåäåíû ïðàâèëüíî, áåç çíà÷èòåëüíûõ ïîãðåøíîñòåé.

4. Ðàñ÷¸ò óäåëüíûõ ñèë, äåéñòâóþùèõ íà ïîåçä

.1 Ðàñ÷¸ò îñíîâíîãî óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ äâèæåíèþ ïîåçäà â ðåæèìå òÿãè è âûáåãà ýëåêòðîâîçà

Ðàñ÷¸ò îñíîâíîãî óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ äâèæåíèþ ïîåçäà â ðåæèìå òÿãè ω₀, êãñ/òñ è âûáåãà ëîêîìîòèâà ω_0x, êãñ/òñ äëÿ ðàçëè÷íûõ òèïîâ âàãîíîâ è ýëåêòðîâîçà âûïîëíèì ïî ôîðìóëàì (3.2) - (3.5) è (4.1). Ðàñ÷¸ò çíà÷åíèé ω₀ è ω_0õ ñíà÷àëà ïðîâîäèì äëÿ ñêîðîñòåé äâèæåíèÿ îò 0 êì/÷ äî ñêîðîñòè âûõîäà íà áåçðåîñòàòíóþ õàðàêòåðèñòèêó ïîëíîãî âîçáóæäåíèÿ òÿãîâûõ äâèãàòåëåé ýëåêòðîâîçà íå áîëåå ÷åì ÷åðåç 10 êì/÷. Çàòåì ðàññ÷èòàåì èõ ïðè ñêîðîñòÿõ ïåðåõîäà ñ îäíîé ñòóïåíè ðåãóëèðîâàíèÿ âîçáóæäåíèÿ íà äðóãóþ è äàëåå íå áîëåå ÷åì ÷åðåç 5 êì/÷ äî ìàêñèìàëüíîé ñêîðîñòè äâèæåíèÿ. Ðåçóëüòàòû ðàñ÷¸òîâ îñíîâíîãî óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ äâèæåíèþ ïðè åçäå ïîä òîêîì è áåç òîêà ñâåä¸ì â òàáëèöó 4.1.

Òàáëèöà 4.1. Îñíîâíîå óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå äâèæåíèå ïîåçäà â ðåæèìå òÿãè è âûáåãà

.2 Ðàñ÷¸ò óäåëüíûõ óñêîðÿþùèõ ñèë

Óäåëüíûå óñêîðÿþùèå ñèëû â ðåæèìå òÿãè f_y, êãñ/òñ ïðè äâèæåíèè ïîåçäà ïî ïðÿìîìó ãîðèçîíòàëüíîìó ïóòè îïðåäåëÿþò ïî ôîðìóëå:

, (4.2)

ãäå ñèëó F_k ïðè äâèæåíèè íà åñòåñòâåííûõ õàðàêòåðèñòèêàõ áåð¸ì èç ïîñòðîåííûõ â ñàìîì íà÷àëå òÿãîâûõ õàðàêòåðèñòèê, à ïðè ñêîðîñòÿõ îò íóëÿ äî âûõîäà íà åñòåñòâåííóþ õàðàêòåðèñòèêó ïîëíîãî âîçáóæäåíèÿ å¸ ïðèíèìàåì ïîñòîÿííîé è ðàâíîé F_p, ò.å. 34000 êãñ.

f_y ðàññ÷èòûâàåì äëÿ òåõ æå ñêîðîñòåé, ÷òî è äëÿ îñíîâíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ äâèæåíèþ. Âåëè÷èíó ω₀ áåð¸ì èç òàáëèöû 4.1.

Ðåçóëüòàòû çàíîñèì â òàáëèöó 4.2.

Òàáëèöà 4.2. Ðàñ÷åò âåëè÷èíû óäåëüíûõ óñêîðÿþùèõñÿ ñèë

.3 Ðàñ÷¸ò óäåëüíîé çàìåäëÿþùåé ñèëû ïðè òîðìîæåíèè

Ðàñ÷¸ò óäåëüíîé çàìåäëÿþùåé ñèëû b_çñë,  êãñ/òñ âåä¸ì â ðåæèìå ìåõàíè÷åñêîãî òîðìîæåíèÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì ÷óãóííûõ êîëîäîê. Ïðè ïðèìåíåíèè ñëóæåáíîãî è ýêñòðåííîãî òîðìîæåíèÿ ýòó âåëè÷èíó îïðåäåëÿåì ïî ôîðìóëàì:

, (4.3)

,

ãäå b_ò - óäåëüíàÿ òîðìîçíàÿ ñèëà, êãñ/òñ

, (4.4)

ãäå φ_êð - ðàñ÷¸òíûé êîýôôèöèåíò òðåíèÿ êîëîäêè î áàíäàæ. Äëÿ ÷óãóííûõ êîëîäîê åãî îïðåäåëÿåì ïî ôîðìóëå:

, (4.5)

ãäå v - ñêîðîñòü äâèæåíèÿ â êì/÷.

.

_ð - ðàñ÷¸òíûé òîðìîçíîé êîýôôèöèåíò, íàõîäèòñÿ ïî âûðàæåíèþ:

, (4.6)

êîìîòèâà, òñ;

ΣÊ_ð(â) - ñóììà ðàñ÷¸òíûõ òîðìîçíûõ íàæàòèé òîðìîçíûõ êîëîäîê âàãîíîâ, òñ.

Íà ñïóñêàõ äî 20% òîðìîçíóþ ñèëó ýëåêòðîâîçà è åãî âåñ â ðàñ÷¸ò íå ïðèíèìàåì, ïîýòîìó ôîðìóëà (4.6) ïðèìåò âèä:

, (4.7)

ãäå Ê_ð(â) - ðàñ÷¸òíàÿ ñèëà íàæàòèÿ ÷óãóííûõ òîðìîçíûõ êîëîäîê íà îäíó îñü, òñ. Äëÿ ãðóçîâûõ âàãîíîâ íà ãðóæ¸íîì ðåæèìå Ê_ð(â)=7 òñ.

ΣÊ_ð(â) íàõîäèòñÿ ïóò¸ì ïðîèçâåäåíèÿ îáùåãî ÷èñëà òîðìîçíûõ îñåé íà Ê_ð(â), ò.å. íà 7 òñ. Îáùåå ÷èñëî òîðìîçíûõ îñåé îïðåäåëÿåòñÿ ñ ó÷¸òîì äîëè òîðìîçíûõ îñåé â ñîñòàâå - äëÿ 4-¸õ îñíûõ âàãîíîâ ñ ïîäøèïíèêàìè ñêîëüæåíèÿ ýòà äîëÿ ñîñòàâëÿåò 1, à äëÿ 4-õ îñíûõ âàãîíîâ ñ ïîäøèïíèêàìè êà÷åíèÿ îíà ðàâíà 0,97. Òîãäà ÷èñëî òîðìîçíûõ îñåé â ñîñòàâå ðàâíî (äîëæíî áûòü êðàòíî ÷èñëó îñåé â âàãîíàõ äàííîãî òèïà - 4):

Ò_04ñ∙1=28∙1=28,

Ò_04ð∙0,97=76∙0,97=73,7274

+ 74 = 102 - ÷èñëî òîðìîçíûõ îñåé â ñîñòàâå.

ΣÊ_ð(â) = 102∙ Ê_ð(â) = 102∙7 =714 òñ,

,

Äàëåå ðàñ÷¸ò b_T è b_çñë âåä¸ì äëÿ ñêîðîñòåé, ïîëó÷åííûõ â ïóíêòå 4.1, â äàííîì ñëó÷àå ïðè v=10 êì/÷.

,

Ðåçóëüòàòû ðàñ÷¸òîâ óäåëüíîé çàìåäëÿþùåé ñèëû , b_çñë ñâåä¸ì â ïðåäñòàâëåííóþ íèæå òàáëèöó 4.3.

Ïî òàáëèöàì 4.1 - 4.3 ïîñòðîèëè õàðàêòåðèñòèêè ñèë, äåéñòâóþùèõ íà ïîåçä f_y (v) è ω_0õ(v) - íà îäíîì ëèñòå ìèëëèìåòðîâîé áóìàãè, ðèñ. 4.1, à b_çñë(v) íà îòäåëüíîì, ðèñ. 4.2,  ðèñ. 4.3.

Òàáëèöà 4.3. Ðàñ÷åò âåëè÷èíû óäåëüíîé çàìåäëÿþùåé ñèëû ïðè ñëóæåáíîì òîðìîæåíèè

5. Òîðìîçíûå ðàñ÷åòû

.1 Ðåøåíèå òîðìîçíîé çàäà÷è

 äàííîì êóðñîâîì ïðîåêòå áóäåì ðåøàòü òîðìîçíóþ çàäà÷ó, äëÿ êîòîðîé èçâåñòíî:

·   âåñ ïîåçäà P + Q;

·   ïðîôèëü ïóòè i, ‰;

ðàñ÷åòíûé òîðìîçíîé êîýôôèöèåí ;

·   äëèíà òîðìîçíîãî ïóòè S_ò = 1000 ì,

òðåáóåòñÿ îïðåäåëèòü äîïóñòèìûå ñêîðîñòè äâèæåíèÿ v_max.

Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ áåçîïàñíîñòè äâèæåíèÿ ïîåçäîâ óñòàíîâëåí íàèáîëüøèé òîðìîçíîé ïóòü:

S_ò = S_ï + S_ä,                                (5.1)

ãäå:                  S_ï - ïóòü ïîäãîòîâêè òîðìîçîâ ê äåéñòâèþ, ì;

S_ä - äåéñòâèòåëüíûé òîðìîçíîé ïóòü, ì.

Ïóòü ïîäãîòîâêè òîðìîçîâ ê äåéñòâèþ îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå:

,         (5.2)

ãäå:    t_ï - âðåìÿ ïîäãîòîâêè òîðìîçîâ ê äåéñòâèþ, ñ;

v_í - ñêîðîñòü â íà÷àëå òîðìîæåíèÿ, ì.

Ïðèíèìàåì v_í = v_max = 100 êì/÷.

Âðåìÿ ïîäãîòîâêè òîðìîçîâ ê äåéñòâèþ äëÿ ãðóçîâûõ ñîñòàâîâ äëèíîé ìåíåå 200 îñåé îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå:

, (5.3)

ãäå: i_c - âåëè÷èíà ñïóñêà, ‰;

Ïðèíèìàåì i_c ðàâíûìè:              i_c1 = - 12.2 ‰;

i_c2 = - 6.1 ‰;

i_c3 = 0 ‰.

Çíà÷åíèå φ_êð ïðè v = 100 êì/÷ áåðåì èç òàáëèöû 4.3. φ_êð = 0,09.

ñ;

ñ;

ñ;

ì;

ì;

ì;

Äëÿ ðåøåíèÿ òîðìîçíîé çàäà÷è èñïîëüçóåì ïîñòðîåííóþ êðèâóþ óäåëüíûõ çàìåäëÿþùèõ ñèë â ðåæèìå ýêñòðåííîãî òîðìîæåíèÿ b_òý(v)

Ðåøåíèå òîðìîçíîé çàäà÷è ïðèâåäåíî íà ðèñ. 5.1. Ñ ïîìîùüþ êðèâîé b_òý(v) ñòðîèì êðèâóþ v(S_ò), ïî êîòîðîé îïðåäåëÿåì ìàêñèìàëüíûå ñêîðîñòè äâèæåíèÿ ïîåçäà íà óêëîíàõ . Îïðåäåëèâ ýòè ñêîðîñòè, ìîæåì ïîñòðîèòü êðèâóþ . Îíà èçîáðàæåíà íà ðèñ. 5.2. Çíà÷åíèÿ ñêîðîñòåé:

89 êì/÷

81 êì/÷

72.5 êì/÷

Èç ðåøåíèÿ òîðìîçíîé çàäà÷è ìîæíî ñäåëàòü âûâîä, ÷òî ìàêñèìàëüíàÿ ñêîðîñòü äâèæåíèÿ ïî ñàìîìó áîëüøîìó óêëîíó äîëæíà áûòü ñíèæåíà äî 72,5 êì/÷, â ïðîòèâíîì ñëó÷àå íà ìàêñèìàëüíîì óêëîíå äëèíà òîðìîçíîãî ïóòè ïðè ýêñòðåííîì òîðìîæåíèè ïðåâûñèò çàäàííîå çíà÷åíèå (1000 ì).

Òàáëèöà 5.1. Ðàñ÷åò óäåëüíûõ òîðìîçíûõ ñèë ïðè ýêñòðåííîì òîðìîæåíèè

5.2 Ðåîñòàòíîå òîðìîæåíèå

Ðåîñòàòíîå òîðìîæåíèå øèðîêî èñïîëüçóþò äëÿ ïîääåðæàíèÿ ïîñòîÿííîé ñêîðîñòè íà çàòÿæíûõ ñïóñêàõ, à òàêæå ñíèæåíèÿ ñêîðîñòè äâèæåíèÿ. Ïîñòðîèì êðèâûå ðåîñòàòíîãî òîðìîæåíèÿ. Ðàñ÷åò áóäåì ïðîèçâîäèòü, îïèðàÿñü ïà òîðìîçíûå õàðàêòåðèñòèêè ëîêîìîòèâà ÂË 80Ñ.

Ðàñ÷åò óäåëüíûõ çàìåäëÿþùèõ òîðìîçíûõ ñèë ïðè ýëåêòðè÷åñêîì òîðìîæåíèè áóäåì âåñòè àíàëîãè÷íî ðàñ÷åòó óñêîðÿþøèõ ñèë. Ôîðìóëà äëÿ ðàñ÷åòà:

, (5.4)

ãäå B - òîðìîçíàÿ ñèëà;

ω₀ - îñíîâíîå óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå äâèæåíèþ ïîåçäà ñ ýëåêòðîâîçîì íàõîäÿùèìñÿ â ðåæèìå ýëåêòðè÷åñêîãî òîðìîæåíèÿ, êãñ/òñ. Ýòè çíà÷åíèÿ áûëè óæå ðàññ÷èòàíû â ïóíêòå 4, áåðåì èõ èç òàáëèöû 4.1.

Äëÿ ïðèìåðà ïðîèçâåäåì ðàñ÷åò òî÷êè õàðàêòåðèñòèêè 13 ïîçèöèè ïðè ñêîðîñòè 60 êì/÷. Ïî õàðàêòåðèñòèêå íàõîäèì òîðìîçíóþ ñèëó â íàøåì ñëó÷àå îíà ñîñòàâëÿåò 3250 êãñ. Ïî òàáëèöå 4.1 íàõîäèì ω₀ = 1.77 êãñ/òñ.

Àíàëîãè÷íûì îáðàçîì áóäåì ïðîèçâîäèòü äàëüíåéøèé ðàñ÷åò. Ðåçóëüòàòû ñâîäèì â òàáëèöó 5.2

Òàáëèöà 5.2

Ïîñòðîåííàÿ óäåëüíî-çàìåäëÿþùàÿ ñèëà ïðè ðåîñòàòíîì òîðìîæåíèè ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 5.1.

6. Ïîñòðîåíèå ñêîðîñòè äâèæåíèÿ è âðåìåíè õîäà ïîåçäà ïî ó÷àñòêó

Ïðè âûïîëíåíèè êóðñîâîé ðàáîòû ïðèõîäèòüñÿ ðåøàòü óðàâíåíèå äâèæåíèÿ ïîåçäà, à èìåííî îïðåäåëèòü çàâèñèìîñòü ìåæäó óñêîðåíèåì äâèæåíèÿ ïîåçäà, óñêîðÿþùåé ñèëîé è ìàññîé ïîåçäà. Äëÿ ðåøåíèÿ óðàâíåíèÿ äâèæåíèÿ ïîåçäà ìû èñïîëüçóåì ãðàôè÷åñêèé ìåòîä ðåøåíèÿ óðàâíåíèÿ äâèæåíèÿ ïîåçäà ðåêîìåíäîâàííûé ÌÏÑ.

.1 Ïîñòðîåíèå êðèâîé ñêîðîñòè V(S)

Ïîñòðîåíèå êðèâîé ñêîðîñòè V(S), ïðîèçâîäèì, èñïîëüçóÿ ãðàôèêè óäåëüíûõ óñêîðÿþùèõ ñèë òÿãè è çàìåäëÿþùèõ ñèë â ðåæèìå âûáåãà è ìåõàíè÷åñêîãî òîðìîæåíèÿ.

Ñîãëàñíî çàäàíèþ íà êóðñîâóþ ðàáîòó âûáèðàåì 1-ûé ìàñøòàá äëÿ ïîñòðîåíèÿ êðèâûõ ñêîðîñòè è âðåìåíè, ïðèâåä¸ííûé âûøå.

Ïðè ïîñòðîåíèè êðèâûõ V(S) è t(S) óêëîí ó÷àñòêà ó÷èòûâàåì ñëåäóþùèì îáðàçîì: åñëè óêëîí ïîëîæèòåëüíûé, îòêëàäûâàåì åãî ÷èñëåííîå çíà÷åíèå íå â ‰, à â êãñ/òñ íà ãîðèçîíòàëüíîé îñè â ñîîòâåòñòâóþùåì ìàñøòàáå âëåâî îò íà÷àëà êîîðäèíàò; åñëè îòðèöàòåëüíûé, òî âïðàâî. È ëèíåéêó òîãäà ïðèêëàäûâàåì ê ïîëó÷åííîé òî÷êå.

Âíà÷àëå ñòðîèì ïëàíøåò ó÷àñòêà, ñîãëàñíî âûøå óêàçàííîìó ìàñøòàáó, ãäå óêàçûâàåì ñïðÿìë¸ííûé ïðîôèëü, ñòàíöèè è îãðàíè÷åíèÿ ñêîðîñòè (â íàøåì ñëó÷àå ýòî îãðàíè÷åíèÿ ïî âõîäíûì è âûõîäíûì ñòðåëêàì ñòàíöèé ïðè îñòàíîâêå íà ýòîé ñòàíöèè).

Ïîåçä íå äîëæåí ïðåâûøàòü äîïóñòèìûå ñêîðîñòè íà ñòðåëêàõ è îñòàíîâî÷íûõ ïóíêòîâ, â íàøåì ñëó÷àå îãðàíè÷åíèå ïî ñòðåëêàì ñòàíöèé ñîñòàâëÿåò 40 êì/÷ (ïîäðàçóìåâàåòñÿ íàëè÷èå ñòàíöèé íà áîêîâûõ ïóòÿõ, èìåþùèõ ñòðåëêè); ðàâíîäåéñòâóþùàÿ ñèëà íà ïåðåëîìàõ ïðîôèëÿ ïóòè èçìåíÿåòñÿ ìãíîâåííî, ÷òî îòìå÷àåòñÿ ïåðåíîñîì íà÷àëà êîîðäèíàò äèàãðàììû ðàâíîäåéñòâóþùèõ ñèë â íîâóþ òî÷êó, ñîîòâåòñòâóþùóþ êðóòèçíå è çíàêó íîâîãî óêëîíà (ðàññìàòðèâàëîñü âûøå).

Èíòåðâàëû ñêîðîñòè â ðåæèìå òÿãè ïðè äâèæåíèè ïî õàðàêòåðèñòèêå f_ó(V) äî âûõîäà íà õîäîâóþ ïîçèöèþ ïðèíèìàåì íå áîëåå 10 êì/÷, à ïðè ñëåäîâàíèè íà õîäîâîé ïîçèöèè êîíòðîëëåðà ìàøèíèñòà, êàê ñ îñëàáëåíèåì âîçáóæäåíèÿ, òàê è áåç íåãî - íå áîëåå 5 êì/÷.

Èíòåðâàëû ñêîðîñòè ïðè äâèæåíèè ïî õàðàêòåðèñòèêå ω_0õ(V) áåð¸ì íå áîëåå 10 êì/÷, ïî òîðìîçíîé õàðàêòåðèñòèêå b_çñë è ïðè ñêîðîñòÿõ ñëåäîâàíèÿ îò 0 äî 50 êì/÷ - íå áîëåå 5 êì/÷, ïðè ñêîðîñòÿõ ñëåäîâàíèÿ ñâûøå 50 êì/÷ - íå áîëåå 10 êì/÷.

Íà êðèâîé ñêîðîñòè â ìåñòàõ èçìåíåíèÿ ðåæèìà äâèæåíèÿ ïðèìåíÿåì ñëåäóþùèå îáîçíà÷åíèÿ: äâèæåíèå â ðåæèìå âûáåãà (ω_0õ); ïðè ñëåäîâàíèè íà õîäîâîé ïîçèöèè (ÍÂ), (ÎÂ1), (ÎÂ2), (ÎÂ3), ðåæèì òîðìîæåíèÿ (b_çñë).

Äëÿ îïðåäåëåíèÿ çàòðàò âðåìåíè íà ðàçãîí ïðè îñòàíîâêå íà ñòàíöèè Á ñòðîèì äâå êðèâûå V(S) - îäíó ñ îñòàíîâêîé íà ñòàíöèè Á, äðóãóþ - áåç îñòàíîâêè.

.2 Ïîñòðîåíèå êðèâîé âðåìåíè t(S)

Êðèâàÿ âðåìåíè t(S) ñòðîèòñÿ íà îñíîâå êðèâîé ñêîðîñòè V(S).

Ïðè ïîñòðîåíèè êðèâîé âðåìåíè t(S) íåîáõîäèìî ñîáëþäàòü ñëåäóþùèå ïðàâèëà: ñâåðõó êðèâóþ t(S) îãðàíè÷èâàþò âðåìåíåì 15 èëè 20 ìèíóò (â ýòèõ ìåñòàõ äåëàþò âðåìåííûå ñïàäû), â ýòîé ðàáîòå âûáåðåì 20 ìèí. Òàêæå âðåìåííûå ñïàäû äåëàåì ïî îñÿì ñòàíöèé ïðè îñòàíîâêå, â ÷àñòíîñòè íà ïðîìåæóòî÷íîé ñòàíöèè Á ãðàôèê âðåìåíè ïðè òðîãàíèè ñ íå¸ ñíîâà ñòðîèì èç íóëÿ (èç ñåðåäèíû ñòàíöèè ïðè V=0).

Ïîëó÷åííûå âðåìåíà õîäà ñ îãðàíè÷åíèåì è áåç îãðàíè÷åíèÿ ïî ñêîðîñòè íåîáõîäèìî ñðàâíèòü ìåæäó ñîáîé. Ñðàâíåíèå ïðîâîäèì ïóò¸ì îïðåäåëåíèÿ ðàçíèöû äëÿ òåõíè÷åñêîé ñêîðîñòè äâèæåíèÿ, ò.å. ñ÷èòàåì å¸ ñíèæåíèå ïî îòíîøåíèþ ê òàêîé æå ñêîðîñòè, íî áåç îãðàíè÷åíèÿ.

Ñíà÷àëà ðàññ÷èòàåì ñðåäíåòåõíè÷åñêóþ ñêîðîñòü ïî âðåìåíè õîäà V_T, îïðåäåëèâ ïî ãðàôèêó âðåìÿ ïðîõîæäåíèÿ áåç îãðàíè÷åíèÿ Ò_áî è ñ îãðàíè÷åíèåì Ò_ñî:

Ò_áî= 36.2 ìèí, Ò_ñî=39.2 ìèí;

, (6.1)

ãäå S - äëèíà ó÷àñòêà, S=40.460 êì

T - âðåìÿ ïðîõîæäåíèÿ ïîåçäà ïî ýòîìó ó÷àñòêó.

Cðåäíåòåõíè÷åñêàÿ ñêîðîñòü ïî âðåìåíè õîäà áåç îãðàíè÷åíèÿ:

Cðåäíåòåõíè÷åñêàÿ ñêîðîñòü ïî âðåìåíè õîäà ñ îãðàíè÷åíèåì:

Òàêèì îáðàçîì, ñíèæåíèå ñðåäíåòåõíè÷åñêîé ñêîðîñòè ñ îãðàíè÷åíèåì V_Tñî ïî îòíîøåíèþ ê ñðåäíåòåõíè÷åñêîé ñêîðîñòè áåç îãðàíè÷åíèÿ V_Táî ñîñòàâèëî:

V= V_Táî - V_Tñî = 67 - 61.9=5.1 (êì/÷)

7. Îïðåäåëåíèå ðàñõîäà ýëåêòðîýíåðãèè íà òÿãó ïîåçäîâ

Ïðè îïðåäåëåíèè íàãðåâà òÿãîâûõ ýëåêòðîäâèãàòåëåé è ðàñõîäà ýíåðãèè äëÿ ýëåêòðîïîäâèæíîãî ñîñòàâà îäíîôàçíîãî òîêà ñî ñòàòè÷åñêèìè ïðåîáðàçîâàòåëÿìè è òÿãîâûìè ýëåêòðîäâèãàòåëÿìè ïîñòîÿííîãî òîêà íåîáõîäèìî òàêæå ïîñòðîåíèå òîêîâûõ õàðàêòåðèñòèê. Íàëè÷èå ïðåîáðàçîâàòåëüíîé óñòàíîâêè íà ýëåêòðîâîçå, à òàêæå èçìåíåíèå êîýôôèöèåíòà ìîùíîñòè âûçûâàåò íåîáõîäèìîñòü ïîñòðîåíèÿ ñëåäóþùèõ êðèâûõ: òîêà òÿãîâûõ äâèãàòåëåé Iä(S) - äëÿ îïðåäåëåíèÿ íàãðåâà èõ îáìîòîê; äåéñòâóþùåå çíà÷åíèå àêòèâíîãî òîêà ýëåêòðîâîçà (íà ïåðâè÷íîé îáìîòêå òðàíñôîðìàòîðà) Ida(S) - äëÿ îïðåäåëåíèÿ ðàñõîäà ýëåêòðîýíåðãèè.

Ðàñõîä ýëåêòðîýíåðãèè â êóðñîâîì ïðîåêòå îïðåäåëÿåì ïðè ïîìîùè êðèâîé òîêà, ïîòðåáëÿåìîé ýëåêòðîâîçîì ïðè äâèæåíèè ïî äàííîìó æåëåçíîäîðîæíîìó ó÷àñòêó. Êðèâóþ òîêà ìîæíî ïîñòðîèòü äâóìÿ ñïîñîáàìè:

ñ ïîìîùüþ òîêîâûõ õàðàêòåðèñòèê ýëåêòðîâîçà;

â òî÷êàõ ïåðåëîìà êðèâîé ñêîðîñòè - (S) ïðè ñëåäîâàíèè â ðåæèìå òÿãè îïðåäåëÿåì ñèëó òÿãè ýëåêòðîâîçà, èç åå âåëè÷èíû íàõîäèì ñèëó òÿãè îäíîãî ÒÝÄ, ïî ñèëå òÿãè îïðåäåëÿåì åãî òîê, ïî êîòîðîìó îïðåäåëÿåì òîê ýëåêòðîâîçà.

7.1 Ïîñòðîåíèå êðèâîé òîêà ýëåêòðîâîçà

Êðèâûå Iä(S) è Ida(S) ñòðîÿò íà òîì æå ïëàíøåòå, ãäå áûëè ïîñòðîåíû êðèâûå v(S) è t(S). Ìàñøòàá ïðè ýòîì âûáèðàþò èñõîäÿ èç óäîáñòâà ïîëüçîâàíèÿ òîêîâûìè õàðàêòåðèñòèêàìè è ñîáëþäàÿ ìàñøòàáíûå ðÿäû.

Ïîñòðîåíèå êðèâîé Iä(S) äëÿ ýëåêòðîâîçîâ ïåðåìåííî òîêà âåäóò, èñïîëüçóÿ õàðàêòåðèñòèêè v(S). Ïî ýòîé õàðàêòåðèñòèêå îïðåäåëÿþò òîê òÿãîâîãî äâèãàòåëÿ (ñîãëàñíî òîêîâûì õàðàêòåðèñòèêàì ýëåêòðîâîçà) â ðåæèìå òÿãè (èëè â ðåæèìå ðåîñòàòíîãî òîðìîæåíèÿ) â òî÷êàõ èçëîìà êðèâîé ñêîðîñòè. Ðåæèì ðàáîòû äâèãàòåëåé óñòàíàâëèâàþò ïî òåì îñîáûì îòìåòêàì, êîòîðûå áûëè íàíåñåíû ïðè ïîñòðîåíèè êðèâîé ñêîðîñòè V(S). Àíàëîãè÷íî ñòðîèì êðèâóþ Ida(S) â ðåæèìå òÿãè. Êðèâûå Iä(S) è Ida(S) ïðèâåäåíû â ïðèëîæåíèè 8.

7.2 Îïðåäåëåíèå îáùåãî è óäåëüíîãî ðàñõîäà ýëåêòðîýíåðãèè íà òÿãó ïîåçäîâ

Ëîêîìîòèâû ñîâåðøàþò ìåõàíè÷åñêóþ ðàáîòó, çàòðà÷èâàåìóþ íà ïåðåäâèæåíèå ïîåçäà. Ýòó ðàáîòó ýëåêòðîïîäâèæíîé ñîñòàâ âûïîëíÿåò, èñïîëüçóÿ ýëåêòðè÷åñêóþ ýíåðãèþ, ïîëó÷àåìóþ îò ñèñòåì ýëåêòðîñíàáæåíèÿ ýëåêòðèôèöèðîâàííîé æåëåçíîé äîðîãè. Ïðè ðàñ÷åòå ïîëíîãî ðàñõîäà ýëåêòðîýíåðãèè, ïîòðåáëÿåìîé ýëåêòðîïîäâèæíûì ñîñòàâîì, åå ïîäðàçäåëÿþò íà îòäåëüíûå ñîñòàâëÿþùèå: ýíåðãèÿ, ðàñõîäóåìàÿ íà òÿãó ïîåçäà è ýíåðãèÿ, ðàñõîäóåìàÿ íà ñîáñòâåííûå íóæäû ýëåêòðîâîçà.

Ðàñõîä ýëåêòðîýíåðãèè íà òÿãó ïîåçäà ìîæíî îïðåäåëèòü ãðàôî - àíàëèòè÷åñêèì ñïîñîáîì ïðè èñïîëüçîâàíèè êðèâûõ òîêà è âðåìåíè. Äëÿ ýòîãî êðèâóþ òîêà ðàçáèâàþò íà ó÷àñòêè, â ïðåäåëàõ êîòîðûõ òîê ïðèíèìàþò ïîñòîÿííûì è ðàâíûì ñðåäíåìó àðèôìåòè÷åñêîìó çíà÷åíèþ â íà÷àëå (í) è êîíöå (ê) ó÷àñòêà:

 (7.1)

Ïî êðèâîé âðåìåíè îïðåäåëÿåòñÿ äëèòåëüíîñòü èíòåðâàëà , ìèí, äåéñòâèÿ ýòîãî òîêà

Ðàñõîä ýëåêòðîýíåðãèè íà òÿãó ïîåçäîâ , êÂ÷ ∙ ÷, îïðåäåëÿþò ïî ôîðìóëå:

, (7.2)

ãäå - íàïðÿæåíèå íà òîêîïðèåìíèêå, Â

Äëÿ òÿãîâîãî ðåæèìà íà ó÷àñòêàõ ïîñòîÿííîãî òîêà  Â.

Óäåëüíûé ðàñõîä ýëåêòðîýíåðãèè, Âò∙÷/(òêì)

, (7.3)

ãäå S - ïðîáåã ïîåçäà, êì.

Óäåëüíûé ðàñõîä ýëåêòðîýíåðãèè íà ñîáñòâåííûå íóæäû, Âò∙÷/(òêì) îïðåäåëÿåì ïî ôîðìóëå:

, (7.4)

ãäå  - ïîëíûé ðàñõîä ýíåðãèè íà ñîáñòâåííûå íóæäû ýëåêòðîâîçà, êÂ÷∙÷,

,

ãäå t - âðåìÿ ðàáîòû ýëåêòðîâîçà íà ó÷àñòêå, ìèí;

 - ñðåäíåå çíà÷åíèå ýëåêòðîýíåðãèè, ïîòðåáëÿåìûõ âñïîìîãàòåëüíûìè ìàøèíàìè ýëåêòðîâîçà (êÂò×÷), äëÿ ÂË-80 äàííûé ïàðàìåòð ñîñòàâëÿåò 100 êÂ÷×÷

Îòñþäà óäåëüíûé ðàñõîä ýëåêòðîýíåðãèè íà òÿãó ïîåçäîâ êÂò∙÷/(∙òêì)

Ïðèìåð: Íåîáõîäèìî îïðåäåëèòü óäåëüíûé ðàñõîä ýëåêòðîýíåðãèè íà òÿãó ïîåçäà íà îñíîâàíèè êðèâûõ  è t(S) ïðè íàïðÿæåíèè íà òîêîïðèåìíèêå 25000 Â.

) Ðàññ÷èòàåì ñðåäíèå çíà÷åíèÿ òîêà íà êàæäîì ó÷àñòêå:

íà ó÷àñòêå ñ îñòàíîâêîé 8-9

  ìèí

íà ó÷àñòêå ñ îñòàíîâêîé 8-9

∆t=0.3 ìèí è ò.ä.

Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòîâ ñâåäåíû â òàáëèöû 8.2 - 8.3.

 A∙ì;  À∙ì.

) Ðàññ÷èòàåì ðàñõîä ýëåêòðîýíåðãèè íà òÿãó ïîåçäà ïî ôîðìóëå (7.2)

 êÂò∙÷;

 êÂò∙÷;

) Óäåëüíûé ðàñõîä ýíåðãèè:

 êÂò∙÷/(∙òêì)

 êÂò∙÷/(∙òêì)

) Ïîëíûé ðàñõîä ýíåðãèè íà ñîáñòâåííûå íóæäû ýëåêòðîâîçà:

 êÂò∙÷;  êÂò∙÷;

) Óäåëüíûé ðàñõîä ýíåðãèè íà ñîáñòâåííûå íóæäû:

 êÂò∙÷/(∙òêì)

 êÂò∙÷/(∙òêì)

) Óäåëüíûé ðàñõîä ýëåêòðîýíåðãèè íà òÿãó ïîåçäà:

 êÂò∙÷/(∙òêì)

 êÂò∙÷/(∙òêì)

Íà îñíîâàíèè ýòèõ ðàñ÷åòîâ îïðåäåëÿåì ðàçíèöó â ðàñõîäå ýëåêòðîýíåðãèè ïðè äâèæåíèè ñ îñòàíîâêîé è áåç îñòàíîâêè.

 êÂò∙÷/(∙òêì)

8. Ðàñ÷åò íàãðåâà òÿãîâûõ ýëåêòðîäâèãàòåëåé

Ïðè îïðåäåëåíèè âåñà ïîåçäà íàèáîëüøóþ ñèëó òÿãè ïðèíèìàþò ñ ó÷åòîì îãðàíè÷åíèÿ ïî êîììóòàöèè òÿãîâûõ ýëåêòðîäâèãàòåëåé èëè ïî ñöåïëåíèþ êîëåñ ñ ðåëüñàìè. Îäíàêî, êðîìå ýòèõ îãðàíè÷åíèé, íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü åùå è îãðàíè÷åíèÿ ïî èñïîëüçîâàíèþ ìîùíîñòè èëè íàãðåâàíèþ òÿãîâûõ äâèãàòåëåé. ×àñòè òÿãîâûõ ýëåêòðîäâèãàòåëåé, èçîëèðîâàííûõ ìàòåðèàëàìè ðàçëè÷íûõ êëàññîâ, ìîæíî íàãðåâàòü äî ðàçíûõ òåìïåðàòóð. Èçîëÿöèÿ êëàññà  ÿâëÿåòñÿ ìåíåå òåïëîñòîéêîé. Áîëüøå òåïëîñòîéêîé îáëàäàåò èçîëÿöèÿ êëàññà F. Åùå áîëåå óñòîé÷èâà è íàäåæíà â ðàáîòå ïðè ïîâûøåííûõ òåìïåðàòóðàõ - èçîëÿöèÿ êëàññà Í.  çàâèñèìîñòè îò êëàññà èçîëÿöèè â ÏÒÐ äëÿ ïîëåçíîé ðàáîòû óñòàíîâëåíû ñëåäóþùèå ïðåäåëüíûå òåìïåðàòóðû íàãðåâà îáìîòîê òÿãîâûõ ýëåêòðîäâèãàòåëåé, êîòîðûå ïðèâåäåíû â òàáëèöå 8.1

Òàáëèöà 8.1. Äîïóñêàåìûå ïðåâûøåíèÿ òåìïåðàòóð îáìîòîê ÒÝÄ

Èñõîäÿ èç çàêîíà íàãðåâàíèÿ îäíîðîäíîãî òåëà, ïðåâûøåíèå òåìïåðàòóðû τ òÿãîâûõ ýëåêòðîäâèãàòåëåé èëè ãëàâíûõ ãåíåðàòîðîâ ïðè íîðìàëüíûõ äëÿ äàííîé ìàøèíû óñëîâèÿõ îõëàæäåíèÿ îïðåäåëÿþò àíàëèòè÷åñêè ïî óïðîùåííîé ôîðìóëå:

, (8.1)

ãäå Ò - òåïëîâàÿ ïîñòîÿííàÿ âðåìåíè ýëåêòðè÷åñêîé ìàøèíû, ìèí, ñîîòâåòñòâóþùàÿ òàêîìó óñëîâíîìó âðåìåíè, â òå÷åíèè êîòîðîãî íàãðåëàñü áû îáìîòêà òÿãîâîãî ýëåêòðîäâèãàòåëÿ äî óñòàíîâèâøåéñÿ òåìïåðàòóðû ïðè ïîëíîì îòñóòñòâèè òåïëîîòäà÷è;

 - íà÷àëüíîå ïðåâûøåíèå òåìïåðàòóðû äëÿ ðàñ÷åòíîãî ïðîìåæóòêà âðåìåíè.

Äàííàÿ ôîðìóëà ñïðàâåäëèâà ïðè óñëîâèè

Ïîñòîÿííàÿ âðåìåíè Ò è óñòàíîâèâøååñÿ ïðåâûøåíèå òåìïåðàòóðû, ÿâëÿþòñÿ òåïëîâûìè ïàðàìåòðàìè äàííîé îáìîòêè òÿãîâîãî ýëåêòðîäâèãàòåëÿ. Ïðè ðàñ÷åòå íàãðåâàíèÿ ýëåêòðîäâèãàòåëÿ íà âòîðîì îòðåçêå çà íà÷àëüíîå ïðåâûøåíèå òåìïåðàòóðû  ïðèíèìàþò ïðåâûøåíèå òåìïåðàòóðû , êîòîðîå îí èìååò â êîíöå ïåðâîãî îòðåçêà. Ðàñ÷åò ïðåâûøåíèÿ òåìïåðàòóð òÿãîâîãî ýëåêòðîäâèãàòåëÿ èëè ãåíåðàòîðà íà ïîñëåäóþùèõ ó÷àñòêàõ âûïîëíÿþò àíàëîãè÷íî. Ïðè ñëåäîâàíèè ëîêîìîòèâà áåç òîêà íà âûáåãå èëè ïðè èñïîëüçîâàíèè àâòîìàòè÷åñêèõ òîðìîçîâ ïðåâûøåíèå òåìïåðàòóðû íà äàííîì ó÷àñòêå îïðåäåëÿþò ïî ôîðìóëå:

 (8.2)

â ñëó÷àÿõ ïðèìåíåíèÿ íà ýëåêòðîïîäâèæíîì ñîñòàâå ýëåêòðè÷åñêîãî òîðìîæåíèÿ ðàñ÷åò âûïîëíÿþò îáû÷íûì ïîðÿäêîì, êàê è ïðè ñëåäîâàíèè â òÿãîâîì ðåæèìå.

Ïðèìåð:

. äëÿ îïðåäåëåíèÿ ïðåâûøåíèÿ òåìïåðàòóðû ïîä÷èòàåì ñðåäíåå çíà÷åíèå òîêà ÒÝÄ (êàê â ðåæèìå òÿãè òàê è ýëåêòðè÷åñêîãî òîðìîæåíèÿ) íà êàæäîì îòðåçêå, îãðàíè÷åííîãî òî÷êàìè èçëîìà êðèâîé ñêîðîñòè V(S). Ñîîòâåòñòâóþùèå äàííûå çàíîñèì â òàáëèöó 8.2 (äâèæåíèå áåç îñòàíîâêè íà ïðîìåæóòî÷íîé ñòàíöèè) è 8.3 (äâèæåíèå ñ îñòàíîâêîé íà ïðîìåæóòî÷íîé ñòàíöèè).

. Îïðåäåëÿåì ïðîìåæóòêè âðåìåíè ïî êðèâîé âðåìåíè t(S), çà êîòîðûå ýëåêòðîâîç ñëåäîâàë áåç òîêà =0. Ñîîòâåòñòâóþùèå äàííûå çàíîñèì â òàáëèöó 8.2 è 8.3.

. Äàëåå ïî òåïëîâûì õàðàêòåðèñòèêàì îáìîòêè ÒÝÄ ÍÁ-418Ê (ÏÒÐ) îïðåäåëÿåì óñòàíîâèâøóþñÿ òåìïåðàòóðó íàãðåâà  ïðè ñîîòâåòñòâóþùåì . Äàííûå çàíîñèì â òàáëèöû 8.2 è 8.3.

. Ïîñëå ïðîâåðÿåì âûïîëíåíèå óñëîâèé  äëÿ âñåõ îòðåçêîâ âðåìåíè .

Òåïëîâàÿ ïîñòîÿííàÿ âðåìåíè ÒÝÄ ÍÁ-418Ê Ò=23 ìèí. Äëÿ ïðèìåðà ïîêàæåì ðàçáèåíèå ó÷àñòêà  êðèâîé òîêà Iä(S):

 ìèí, î÷åâèäíî, óñëîâèå âûïîëíÿåòñÿ

Äàëüíåéøèå ðàñ÷åòû âåäåì ïîäîáíûì îáðàçîì.

Ìàêñèìàëüíî äîïóñòèìîå ïðåâûøåíèå òåìïåðàòóð îáìîòêè ÿêîðÿ ÒÝÄ ÍÁ-418Ê ñîñòàâëÿåò 120 (ñì. òàáëèöó 8.1). Íàéäåì çíà÷åíèå íàèáîëüøåé òåìïåðàòóðû íàãðåâà îáìîòîê ÿêîðÿ íàøåãî ÒÝÄ ïî ôîðìóëå:

ãäå íàèáîëüøåå çíà÷åíèå ïðåâûøåíèÿ òåìïåðàòóðû îáìîòêè ÿêîðÿ, ïîëó÷åííîå èç ðàñ÷åòîâ;

êîýôôèöèåíò, ó÷èòûâàþùèé ñíåãîçàùèòó, (ëåòîì);

 êîýôôèöèåíò ïðèâåäåíèÿ ïðåâûøåíèÿ òåìïåðàòóðû îáìîòîê ÿêîðÿ ê ðàñ÷åòíîé òåìïåðàòóðå îêðóæàþùåãî âîçäóõà, .

Ïîñëå çàïîëíåíèÿ òàáëèö 8.2 è 8.3 íàèáîëüøåå çíà÷åíèå ïðåâûøåíèÿ òåìïåðàòóðû îáìîòêè ÿêîðÿ ÒÝÄ â îáîèõ ñëó÷àÿõ äâèæåíèÿ ñîñòàâèë

Íàéäåì íàèáîëüøóþ òåìïåðàòóðó íàãðåâà îáìîòêè ÿêîðÿ:

Âûâîäû

Ïî ïðîäåëàííîé ðàáîòå ìîæíî ñäåëàòü âûâîäû: ðàññ÷èòàëè âåñ ñîñòàâà, êîòîðûé ñîñòàâèë â ñîîòâåòñòâèè ñ çàäàííûìè õàðàêòåðèñòèêàìè è ïàðàìåòðàìè ýëåêòðîâîçà ñîñòàâèë 2100ò.

Cðåäíåòåõíè÷åñêàÿ ñêîðîñòü ïî âðåìåíè õîäà áåç îãðàíè÷åíèÿ ïî ñêîðîñòè ñîñòàâèëà 67 êì/÷. Cðåäíåòåõíè÷åñêàÿ ñêîðîñòü ïî âðåìåíè õîäà ñ îãðàíè÷åíèåì ïî ñêîðîñòè ðàâíà 61.9 êì/÷. Ñíèæåíèå ñðåäíåòåõíè÷åñêîé ñêîðîñòè ñ îãðàíè÷åíèåì ïî ñêîðîñòè ïî îòíîøåíèþ ê ñðåäíåòåõíè÷åñêîé ñêîðîñòè áåç ýòîãî îãðàíè÷åíèÿ ñîñòàâèëî 5.1 êì/÷.

Äîïóñòèìîå çíà÷åíèå íàãðåâà òÿãîâûõ äâèãàòåëåé íå áûëî äîñòèãíóòî.

Î÷åâèäíî, îãðàíè÷åíèå ïî ñêîðîñòè äîëæíî óâåëè÷èâàòü ðàñõîä ýëåêòðîýíåðãèè è ñíèæàòü ñðåäíåòåõíè÷åñêóþ ñêîðîñòü, ÷òî ïîäòâåðäèëîñü íà ïðàêòèêå â õîäå âûïîëíåíèÿ êóðñîâîãî ïðîåêòà.

Ñïèñîê ëèòåðàòóðû

1. Ïðàâèëà òÿãîâûõ ðàñ÷åòîâ äëÿ ïîåçäíîé ðàáîòû. Ì.: Òðàíñïîðò, 1985.-287 ñ.

2. Îñèïîâ Ñ.È., Îñèïîâ Ñ.Ñ. Îñíîâû òÿãè ïîåçäîâ. Ó÷åáíèê äëÿ ñòóäåíòîâ òåõíèêóìîâ è êîëëåäæåé æ/ä òðàíñïîðòà.-Ì.: ÓÌÊ ÌÏÑ Ðîññèè, 2000.-592 ñ.

3. Ìåòîäè÷åñêèå óêàçàíèÿ ïî îôîðìëåíèþ ðàñ÷åòíî-ïîÿñíèòåëüíîé çàïèñêè ïî äèïëîìíîìó è êóðñîâîìó ïðîåêòèðîâàíèþ äëÿ ñòóäåíòîâ ñïåöèàëüíîñòè «Ëîêîìîòèâû». Ñîñòàâèòåëè: Ðîòàíîâ Â.Í., Îçåðîâ Ì.È., ×óìîâàòîâ À.È.-Ì.:ÌÈÈÒ, 1992,-8 ñ.

Ðàçìåùåíî íà Allbest.ru