3 Расчёт значений ускоряющих и замедляющих сил, действующих на поезд

Движение поезда складывается из элементов этого процесса, относящихся к трем основным режимам движения: тяги, холостого хода и полного служебного торможения. В исключительных случаях машинист имеет возможность также применить режим экстренного торможения.

В соответствии с уравнением движения поезда, равнодейству­ющая удельных сил в зависимости от режима ведения поезда по прямому горизонтальному пути определяется следующими урав­нениями, Н/кН:

• режим тяги (ускоряющая сила):

• режим холостого хода (замедляющая сила):

• режим полного служебного торможения (замедляющая сила)

• режим экстренного торможения (замедляющая сила)

Расчет значений равнодействующих удельных сил, действую­щих на поезд при его движении, проводится с помощью Правил тя­говых расчетов для поездной работы [2,3] .

Расчет зависимостей , , , выполнены с помощью ПЭВМ для дискретных (конкретных при фиксированном времени) значений скорости с шагом 10 км/ч. Кроме этого, расчеты значений удельных равнодействующих сил производят для рас­четной скорости и скорости, соответствующей точке перелома тя­говой характеристики локомотива. Результаты расчета представлены в виде таблицы 7 (для тепловоза) и таблицы 8 (для электровоза).

Примечание:

Так как вместо расчетного тормозного коэффициента зада­нием по подготовке курсовой работы задан процент тормозных осей по типам вагонов в составе грузового поезда, то величина тормозного коэффициента определяется из следующего выражения:

где - расчетная сила нажатия чугунных тормозных колодок на вагонную ось, кН; в расчетах можно принять 68,5 кН;

, - доля тормозных осей у четырех-и восьмиосных вагонов.

В таблице 9 приведен расчет значений зависимости удельной ускоряющей силы для двух вариантов сравнения (тепловоза и электровоза). Результаты построений диаграммы удельных равнодействующих сил для серий локомотивов представлены в приложении.

4 Определение допустимых скоростей движения поезда по условиям безопасности

В данном разделе, необходимо найти скорость движения, при которой расчётный тормозной путь на спуске не превысит допустимой величины, а именно:

– для спусков крутизной до -6 ‰ (включая 0);

– для спусков крутизной от -6 ‰ до -12 ‰;

– допустимый расчётный тормозной путь.

Величину определяют, как сумму двух составляющих:

Где – путь подготовки тормозов, м;

– действительный тормозной путь при экстренном торможении, м.

Для нахождения начальных скоростей, при которых расчётный тормозной путь не превысит допустимую величину, нужно решить тормозную задачу графическим методом.

На миллиметровой бумаге вертикально проводим ось скоростей V, км/ч в масштабе 1км/ч = 1мм. Вправо от начала координат откладываем ось равнодействующих сил , Н/кН и отрицательных уклонов , ‰ в масштабе 1‰ = 1 Н/кН = 1 мм. Влево от начала координат проведём ось пути S, км, в масштабе 1 км = 120 мм.

В правой части построим кривую по данным таблицы 4. Поскольку значения равнодействующей силы крайне незначительно отличается между собой у тепловоза и электровоза, то не принципиально важно для какого из локомотивов брать эти значения.

Далее необходимо рассчитать число осей состава, для этого необходимо знать число вагонов каждого типа в данном составе. Чтобы вычислить его воспользуемся следующей формулой:

Где – заданная весовая норма грузового состава, кН;

– масса грузового вагона, т;

– доля вагонов конкретного типа в составе;

– ускорение свободного падения, м/с².

В заданном составе число 4-х осных вагонов:

Число 8-ми осных вагонов:

Соответственно общее число осей в заданном составе будет определяться по формуле:

Теперь нужно рассчитать время подготовки тормозов , с. Для этого задаёмся значением уклона = 0 ‰ и скорости = 100 км/ч. Расчёт производим по эмпирической формуле, подходящей для числа осей в диапазоне более 300:

Где – удельная тормозная сила при заданной скорости. при = 50 км/ч, = 38 Н/кН.

Подставив значения уклона и тормозной силы в формулу (23) получим:

Найдём путь подготовки тормозов , м при = 100 км/ч и уклоне по формуле:

Построим на миллиметровой бумаге график по двум точкам, а именно при = 0 км/ч и = 50 км/ч. А затем на заготовленном планшете строим кривую для экстренного торможения на уклоне = 0 ‰. Способ её построения аналогичен способу построения кривой скорости по методу А.И. Липеца: возьмём интервал скорости , среднее значение скорости на этом интервале равно 5 км/ч, находим значение равнодействующей силы r, Н/кН при 5 км/ч по графику , соединяем линией это значение со значением уклона на оси , ‰ , в данном случае 0 ‰, т.е. начало координат, и перпендикулярно этой линии проводим отрезок кривой скорости в интервале . Далее тоже самое выполняем на интервале скорости и так далее. Находим значение скорости , км/ч в точке пересечения кривой и графика – это и есть искомая допустимая скорость, при которой будет выполняться условие для данного уклона.

Расчёт по формулам (23) и (24), а также построения графика и кривой необходимо повторить для уклонов и . Соответственно при : , . При : , . После этого, справа от оси скоростей , строим график изменения допустимой скорости в зависимости от уклона и по нему определяем значения допустимых скоростей для промежуточных уклонов.