Курсовая работа (2). И расчет ограничения пересчет тяговых характеристик
 Скачать 1.42 Mb.
|
|
ВВЕДЕНИЕ Тяговые расчеты дают возможность решать вопросы эффектив-ной эксплуатации железных дорог, рассчитывать необходимые параметры вновь проектируемых линий, а также линий переводимых с одного вида тяги на другой. При этом можно определять силу тяги при различных режимах работы, выбирать наиболее целесообразный вес поезда, рассчитывать скорость и время движения поезда по перегону или участку, определять расход энергоресурсов, и проверять выбранный вес по нагреванию тяговых электродвигателей. На основе этих данных оценивают тяговые свойства подвижного состава, определяют пропускную и провозную способность и составляют графики расписания движения поездов. При выполнении тяговых расчетов используются «Правила тяговых расчетов для поездной работы», являющиеся основным официальным документом, регламентирующим нормы использования подвижного состава. I. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ТЯГОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАСЧЕТ ОГРАНИЧЕНИЯ 1. Пересчет тяговых характеристикТяговые характеристики рассчитывают на основании скоростных V(Iд) и электротяговых характеристик Fkд(Iд) приведенных на рисунках в приложении 1 и 2. Студент выбирает тип электровоза переменного тока и характеристики тягового двигателя в соответст-вии с заданием; задаваясь различными токами, определяет для них из графика скорость движения V, силу тяги Fкд, развиваемую каждой колесной парой, и рассчитывает силу тяги электровоза Fk по формуле: Fk = Fкд nсц.осей, кН (1) где nсц.осей - число сцепных осей электровоза. Fₖ=Fₖд*nсц осей=8*4=32кН На электровозах переменного тока расчет тяговых характеристик выполняют для 33-й позиции при нормальном НВ и двух ступенях ослабленного возбуждения OB1 и ОВ3 (характеристику ОВ2называют расчетной), а также на 9-й позиции нормального возбуждения. На высшей ступени регулирования напряжения наиболее высокая характеристика (ОП3 - на 33-й позиции электро-возов переменного тока) в тяговых расчетах не используется и является резервной у машиниста на случай необходимости движения с повышенными скоростями, например при нагоне опоздания. Всего нужно брать 7÷10 точек, начиная с тока, при котором скорость движения близка к наибольшей (100 км/ч). Результаты расчетов тяговой характеристики нужно свести в таблицу 1, причем в верхней части таблицы студент приводит данные заданной серии электровоза. По данным таблицы 1 студент строит тяговые характеристики Fк(V)на миллиметровой бумаге в удобных масштабах. Таблица 1 Расчет тяговых характеристик
Оформление шага. Пример расчета. Заполненная таблица 1 и график Fк(V). 2. Расчет ограничивающих линий на тяговых и скоростных характеристиках На тяговых и скоростных характеристиках необходимо указать наибольшие силы тяги, которые может реализовать электровоз. Эти силы ограничиваются на грузовых электровозах, как правило, по сцеплению колес с рельсами [3, § 6]. При ступенчатом изменении напряжения на тяговых двигателях электровозов переменного тока появляются броски тока, а значит, и силы тяги от минимального значения, например, из точки С на рисунке 1 на предыдущей позиции до максимального - на следующей (точка D). Обычно при разгоне в расчетах берут средние между ними значения сил тяги (Fксц- по сцеплению) и токов ( IД - по коммутации). При ограничении наибольшей силы тяги сцеплением колес с рельсами значения Fксц ,H определяют по формуле: Fк сц=1000 mэgk (2) Fₖ=1000*24*4*9.8*0.36=339 kH где mЭ - масса электровоза, т; mЭg - вес локомотива, кН, g = 9,81 м/с2; k - расчетный коэффициент сцепления электровоза, определяемый по следующей эмпирической формуле: для электровозов переменного тока ВЛ80с, ВЛ60к:  (3)Ψк=0,28+4/(50+6*0)-0,0006*0=0,36 Расчет проводят для скоростей V= 0, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60 и 70 км/ч. При длительной работе на какой-либо позиции можно без потери сцепления выходить за пределы линии Fксц и реализовать силы тяги до Fксц.max. В расчетах такая длительная работа предус-матривается на высшей ступени регулирования напряжения - на 33-й позиции электровозов переменного тока с использованием силы тяги при переходах на OB1, на ОВ2, (см. рисунок 1). Haпомним, что для расчета обычно берут предпоследнюю характеристику, так как последняя является резервной на случай работы при повышенных скоростях движения, например при нагоне опозданий. Fₖ ₘₐₓ=254*1.1=279kH Таким образом, для расчетов силы тяги при разгоне используют линию АВ, далее отрезок ВС характеристики НВ или ПВ в зоне скорости от Vp до V1,из точки С при скорости V1переходят на характеристику OB1 в точку D и используют отрезок DE этой характеристики при скоростях от V1до V2, из точки Е при скорости V2 переходят в точку G - на характеристике ОВ2. При более высоких скоростях используют характеристики ОВ2 - переменного тока. Для наших электровозов сила тяги Fк сц max превышает силу Fк сц в зоне переходов на ОВ в среднем на 10 %. Для нахождения положе-ния точек D, G и N определяют для скоростей 50, 60 и 70 км/ч не только значения Fк сц, но и значения 1,1·Fк сц = Fксц max. Пересечение линии, проведенной через полученные точки с характеристикой OB1, дает точку D, с характеристикой ОВ2 - точку G (при скоростях V1, и V2). Результаты расчетов сводят в таблицу 2. Таблица 2. Расчет ограничений силы тяги по сцеплению
Полученные ограничивающие линии наносят на тяговые характеристики. Оформление шага. Пример расчета. Заполненные таблицы и ограничивающие линии на тяговых характеристиках. 3. Нанесение ограничивающих линийна скоростные характеристики Ограничивающая линия на скоростных характеристиках по сцеплению колес с рельсами или по коммутации тяговых двигателей показывает допустимые токи IД при разных скоростях движения на характеристиках НВ и ступенях ОВ. Ограничение по сцеплению определяют на основании ограничивающей линии, рассчитанной для тяговых характеристик следующим образом [2, § 6.1; 3, § 24]. Силу тяги Fк сц для V = 0, 5, 10, 20 и т.д. км/ч, а также для точек В, С, D, Е, G, (см. рисунок 1) делят на количество сцепных осей (тяговых двигателей) электровоза и получают силы тяги Fкд сц. Затем по кривым Fкд(Iд)определяют ток Iд, соответствующий силе тяги Fксц при каждой скорости и режиме. Результаты сводят в таблицу 3 и наносят на график V(Iд), как показано на рисунке 2. Таблица 3 Расчет токов тяговых двигателей
Оформление шага. Заполненная таблица 3 и ограничивающие линии с указанием Vперехода на характеристики OВ. II. РАСЧЕТ МАССЫ СОСТАВА, УДЕЛЬНЫХ УСКОРЯЮЩИХ И ЗАМЕДЛЯЮЩИХ СИЛ 4. Выбор расчетного подъема и расчет массы состава Под расчетным подъемом понимают наиболее трудный для движения в выбранном направлении подъем, на котором локомотив развивает расчетную силу тяги при расчетной скорости движения. Наиболее крутой подъем при большой длине принимают за расчетный. Если же наиболее крутой подъем имеет небольшую протяженность и перед ним расположены элементы с легким профилем пути, позволяющие поезду подойти к нему с большой скоростью, то такой подъем не может быть принят за расчетный, так как для его преодоления может быть использована запасенная ранее поездом кинетическая энергия. В этом случае за расчетный принимают меньший по крутизне подъем, но большей протяжен-ности. Студент анализирует заданный приведенный профиль пути и выбирает с соответствующими обоснованиями расчетный подъем iр. Для снижения себестоимости перевозок в грузовом движении и повышения провозной способности участка нужно иметь возможно больший вес состава. Для этого электровоз должен развивать возможно большую допустимую силу тяги, называемую расчетной Fкр. Скорость электровоза при такой силе тяги называют расчетной скоростью Vр. Эти расчетные значения силы тяги и скорости берут обычно на характеристике нормального возбуждения одной из высших ступеней регулирования напряжения на электровозах пере-менного тока при пересечении их с ограничивающей линией Fк сц, - точку В на рисунке 2 (в курсовой работе студент берет характеристи-ку НВ на 33-й позиции). При установившейся скорости движения Vрна расчетном подъеме iр масса состава mc, т в соответствии с [1, § 1.4.2; 2, § 14,2 и 3, § 59] определяют по формуле:  (4)mc=(244000-24*4*9.8*(3.13+8.3))/(9.8*(1.431+8.3))=2443m где Fкр - расчетная сила тяги электровоза, Н; iр - расчетный подъем, ‰ ', w0' - удельное основное сопротивление движению электровоза под током, определяемое в соответствии с [1. §1.2.3; 3, §8] по формуле, Н/кН, w0' = 1,9+ 0,01V + 0,0003V2, (5) w0’=1.9+0.01*49.5+0.0003*49.52=3.13 w0''- удельное основное сопротивление движению состава, рассчитываемое при заданном процентном соотношении вагонов различных типов по формуле  (6)W0”=(10*1.35+10*1.6+80*1.42)/100=1.431H/kH Здесь Р8,, Р4Ри Р4С- процент (по массе) соответственно восьми-осных, четырехосных вагонов на роликовых подшипниках и четырех-осных вагонов на подшипниках скольжения в составе (берется из задания); w''08, w''04Р,w''04C - удельное основное сопротивление движению груженых соответственно восьмиосных, четырехосных вагонов на роликовых подшипниках и четырехосных вагонов на подшипниках скольжения, Н/кН, рассчитываемое по следующим формулам, приведенным в [§ 1.2.1; 3, 38] при Vр  (7)W08”=0.7+(6+0.038*49.5+0.0021*49.52)/19.875=1.35H/kH где mв08 - масса, приходящаяся на ось восьмиосного вагона, т, рассчитываемая из средней массы вагона брутто;  (8)w06”=0.7+(8+0.1*49.5+0.0025*49.52)/21=1.6H/kH где тв06 - масса, приходящаяся на ось четырехосного вагона с роликовыми подшипниками, т;  (9)W04”=0.7+(3+0.1*49.5+0.0025*49.52)/19.5=1.42H/kH где тв04- масса, приходящаяся на ось четырехосного вагона с подшипниками скольжения, т. Рассчитанную массу состава необходимо проверять на возможность проследования наиболее крутого, но короткого подъема с учетом кинетической энергии, запасенной в поезде. В связи с тем, что перед таким подъемом в каждом задании находятся элементы с легким профилем, можно принять скорость, с которой подходит поезд к этому подъему, не менее 60 км/ч. Конечная скорость в курсовой работе должна быть не ниже Vp. Расчет обычно выполняют аналитическим методом [1, § 1.4.3; 2, § II.I; 3, § 54]. В связи с тем, что в зоне скоростей 60 км/ч Vp придется использовать расчетную тяговую характеристику (до точки К или К1), а затем ограничивающую линию Fксц (на отрезке КВ или К1B) или Fкп, расчет выполняется для каждого из этих диапазонов скоростей. Путь Sпр , м, определяет в каждом диапазоне по формуле  (10)Sпр=4,17*(49,52-602)/-0,58=8266м где Vк - для первого расчета скорость точка пересечения расчетной характеристики с ограничивающей линией, для второго расчета - Vр ; Vн - для первого расчета равна 60 км/ч, для второго Vк , взятое из первого расчета; (fк – wк) - удельная сила, рассчитываемая для каждого из двух интервалов скорости при средней скорости с учетом крутизны проверяемого подъема iпр;  (11)fk-wk=(242000-(3.3575+8.7)*24*4*9.8-(1.5286+8.7)*2443*9.8)/2539*9.8=-0.58 Здесь т = mэ + mc - масса поезда; m=mэ+mс=2443+24*4=2539т Vср=(49,5+60)/2≈55км/ч w0' и w0'- при средней скорости  рассчитывают по формулам (5), (6).Полученные расчетом пути в обоих интервалах скоростей складывают (Sпр) и после сравнения с длиной элемента делают вывод о возможности прохождения наиболее крутого элемента. Если путь Sпр окажется больше длины элемента или равен ему (Sпр Sэл), то поезд может преодолеть наиболее крутой подъем, если меньше (Sпр< Sэл), то поезд массой m провести по этому элементу не удастся. В этом случае массу поезда нужно уменьшать на 100 т и расчет по формуле (10) повторить. Если и этот поезд провести по участку не удается, нужно снова уменьшить массу поезда и выполнить новый расчет. Обычно после расчета массы состава проводят проверку на трогание поезда с места и по длине приемо - отправочных путей станций. Оформление шага. Все расчеты тс и проверки на прохождение поезда (в каждом из двух диапазонов скоростей) по наиболее крутому подъему iпр. 5. Расчет и построение удельных ускоряющих сил поезда (при i = 0) в режиме тяги Для решения уравнения движения поезда нужно знать удельные ускоряющие и замедляющие силы, действующие на поезд в режимах тяги, выбега и торможения. Использование удельных сил - сил, отнесенных к единице веса поезда, упрощает решение уравнения движения поезда. Расчет удельного основного сопротивления движению различных типов вагонов и состава в целом при различных скоростях движения по прямолинейному горизонтальному пути приведен в [3, § 38, 39]. Этот расчет выполняют по формулам (6), (7), (8) и (9) методических указаний для следующих скоростей от V= 0 до Vp,- через 10 км/ч, от Vp до Vmax - через 5 км/ч, а также для скорости V0 и скоростей перехода на характеристики ОВ (см. точки В, С, Д , Е, G, M, N на рисунке 1). Сопротивление движению состава и электровоза при V = 0 ÷ 10 км/ч в расчетах принимают неизменным и равным сопротивлению, рассчитанному при V = 10 км/ч. Удельные ускоряющие силы fу в режиме тяги при движении поезда по прямолинейному горизонтальному пути определяются как разность между удельной силой тяги  и удельной силой основного сопротивления движению w0 по формуле (как показано в [3, § 2 и 53]) (12)fy=fk-w0=339000/2539*9.8-0.93 где w0 - основное удельное сопротивление движению поезда, которое в соответствии с [3, § 39] рассчитывают по формуле  (13)w0=(1.9*24*4+0.89*2443)/2539=0.93  Рисунок 1 Нужно иметь в виду, что силы тяги при V = 0 и V = 10 км/ч неодинаковы (хотя силы сопротивления движении равны) и, следова-тельно, ускоряющие силы при этих скоростях будут разными. Силы тяги Fк берут из тяговых характеристик при разгоне по ограничиваю-щим линиям и на 33-й позиции (НВ, ОВ1, ОВ3) электровозов переменного тока. В связи с тем, что удельное сопротивление движению поезда w0 и удельную ускоряющую силу поезда fyнужно считать для нескольких скоростей, целесообразно использовать программируемые вычислительные машины. Результаты расчетов заносят в таблицу 4. Таблица 4 Удельные ускоряющие силы поезда mс =2443т
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||