Теория локомотивной тяги (стр. 6 )

Расчетные значения тяговых характеристик электровозов
на максимальной позиции контроллера машиниста

2ЭС5К	3ЭС55К	ВЛ85	ЭП1	ЭП10
v, км/ч	Fк, Н	v, км/ч	Fк, Н	v, км/ч	Fк, Н	v, км/ч	Fк, Н	v, км/ч	Fк, Н
0,0	678000	0,0	932000	0	932000	0,0	466000	0,0	476500
10,0	584500	10,0	877000	10	932000	10,0	401500	10,0	411000
20,0	549000	20,0	823500	22	883000	20,0	377500	20,0	386000
30,0	526500	30,0	789500	35	846000	30,0	361500	30,0	370000
40,0	508000	40,0	762000	47	809500	40,0	349000	40,0	357000
49,9ч	434000	49,9ч	696000	50ч	706500	50,0	338500	60,0	336000
51,0д	423000	51,0д	634000	54	797500	60,0	328500	80,0ч	300000
60,0	359500	60,0	539000	65	527500	70,0ч	230000	90,0	267000
70,0	308000	70,0	462000	70	429500	72,0д	210000	100,0	240500
80,0	269500	80,0	404000	80	319000	80,0	189000	120,0	200500
90,0	239500	90,0	359500	90	257500	100,0	151000	140,0	172500
100,0	215500	100,0	323500	100	201000	120,0	126000	150,0	163000
120,0	180000	120,0	269500	110	153000	140,0	108000	160,0	158000

Пример 2.4. Определить, сможет ли поезд (пример 2.1) преодолеть более крутой подъём (iпр = 11,4 ‰, Sпр = 1500 м ) чем расчетный.

По данным табл.2.3. строим в масштабе тяговую характеристику тепловоза 2ТЭ10М (рис 2.1.).

Принимаем произвольно начальную скорость подхода к проверяемому подъёму, например, vн = 80 км/ч, конечную – равную расчетной: vк= vр = 23,4 км/ч.

Определяем среднюю скорость по формуле (2.21):
vср=(80+23,4) / 2 = 51,7 км/ч и по этой скорости на рис.2.1. определяем Fкср = 235000 Н.

Аналогично можно найти силу тяги из [1, рис. 5.12]. Определяем Fкср = 24000 кгс и переводим это значение в ньютоны. Fкср = 24000 · 9,81 = 235000 Н.

Определяем удельную силу тяги по формуле (2.19), основное удельное сопротивление движению локомотива и вагонов по формулам (2.2) – (2.13) при скорости vср аналогично расчётам, приведенным в примере 2.1.

fкср = 235000 / ( 276 + 4100)9,81 = 5,47 кгс/т;

Определяем общее удельное сопротивление движению поезда по формуле (2.20):

wкср= [(276∙3,218 + 4100∙1,417) / (276 + 4100)]+11,4=12,93 кгс/т.

Определяем длину пути по формуле (2.18):

S = 4,17(23,42 – 802 ) / (5,47 – 12,93) = 3271 м.

Длина проверяемого подъёма (Sпр = 1500 м ) меньше 3271 м, следовательно, этот подъём можно преодолеть за счет кинетической энергии, приобретенной на спусках перед этим подъёмом.

Для повышения точности аналитического расчёта интервалы изменения скорости следует брать в пределах 10 км/ч и суммировать полученные отрезки. В этом случае путь рассчитывается по формуле

, (2.24)

где vср и vср – соответственно конечная и начальная скорости движения в каждом интервале, км/ч; DSi - путь, проходимый поездом при изменении скорости от vср до vср, м; (fкср – wкср)i – среднее значение удельной силы на i-ом интервале, кгс/т.

Подробно расчет по формуле (2.24) рассмотрен в [3,4,5 ].

Подъемы по крутизне, превышающие расчетный, которые поезд может преодолевать за счет использования кинетической энергии, называют скоростными.

3. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММ УДЕЛЬНЫХ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ПОЕЗД

3.1. Расчетные формулы

Для графического решения уравнения движения поезда надо иметь графическое представление удельных сил r(v), действующих на поезд.

Графическое представление r(v) называют диаграммами удельных равнодействующих сил. Диаграммы удельных равнодействующих сил рассчитывают и строят для площадки (i = 0) отдельно для каждого режима движения поезда: режима тяги; режима холостого хода и режима торможения.

Удельные ускоряющие силы в режиме тяги в Н/кН рассчитываются по формуле

(3.1)

Удельные замедляющие силы в режиме холостого хода в Н/кН определяются по формуле

, (3.2)

где wх – основное удельное сопротивление движению электровозов и тепловозов на холостом ходу в кгс/т находится по формуле

wх = 2,4 + 0,011v + 0,00035v2 . (3.3)

Удельные замедляющие силы в режиме торможения определяются по формуле

r(v) = -( wох + a bТ ), (3.4)

где α= 1 для экстренного, α = 0,8 для полного служебного и α = 0,5 для служебного торможений; bТ – удельная тормозная сила поезда от действия тормозных колодок, Н/кН.

Удельная тормозная сила поезда рассчитывается по формуле

bТ = 1000jкрJр, (3.5)

где jкр – коэффициент трения колодок о колесо; Jр – расчетный тормозной коэффициент поезда. Расчетный коэффициент трения при чугунных колодках определяется по формуле

jкр = 0.27 (v + 100 ) / ( 5 v + 100 ), (3.6)

а при композиционных колодках он равен

jкр = 0,36 (v + 150 ) / ( 2v + 150 ). (3.7)

Для поездов узкой колеи и поездов о. Сахалин коэффициент трения определяется по формуле

jкр = 6,5 / (v + 25 ). (3.8)

Расчетный тормозной коэффициент определяется по формуле

Jр = s n Кр / g(mc + mл), (3.9)

где s – доля тормозных осей в составе; n – число осей в составе; Кр – расчетная сила нажатия тормозных колодок на ось, кН.

Масса локомотива mл и его тормозные средства включаются в расчет только при наличии на участке спусков круче 20 ‰ .

Расчетные нажатия колодок для различных типов подвижного состава при различных режимах приведены в табл. 3.1.

Расчетный тормозной коэффициент характеризует степень обеспечения поезда тормозными средствами. Чем больше Jр, тем бóльший тормозной эффект создадут тормозные силы, тем быстрее можно остановить поезд. Для обеспечения безопасности движения поездов наименьшее значение расчетного тормозного коэффициента устанавливает . Для грузовых составов и рефрижераторных поездов при движении со скоростями до 90 км/ч наименьшее значение коэффициента установлено 0,33. Для порожних грузовых вагонов со скоростью движения до 100 км/ч – 0,58. Для пассажирского поезда наименьшее значение коэффициента установлено: для скоростей до 120 км/ч – 0,6; до 140 км/ч – 0,78; до 160 км/ч – 0,8.

Таблица 3.1.

Расчетные силы нажатия тормозных колодок [1,4)]

Тип подвижного состава	Расчетная сила нажатия Кр, в кН (тс) на режимах
гружёном	среднем	порожнем
Грузовые вагоны, оборудованные чугунными колодками	69 (7,0)	49 (5,0)	34 (3,5)
Грузовые вагоны, оборудованные композиционными колодками	41 (4,25)	29,5 (3,0)	17 (1,75)
Пассажирские вагоны, оборудованные чугунными колодками	98 (10,0)	–	–
Пассажирские вагоны, оборудованные композиционными колодками	44 (4,5)	–	–
Электровозы ВЛ80 всех индексов, ВЛ10, ВЛ11, ВЛ15, ВЛ85, Э5К, 2ЭС5К, 3ЭС5К	137 (14,0)	–	59 (6,0)
ЭП1, ЭП10, 2ЭС4К	108 (11,0)	–	49 (5,0)
Тепловозы 2М62, ТЭМ2, ТЭМ18	98 (10,0)	–	49 (5,0)
ТЭ10 всех индексов, 2ТЭ116, 2ТЭ25К, 2ТЭ25А, ТЭП70, 2ТЭ116УП	118 (12,0)	–	49 (5,0)
ТГ16, о. Сахалин	59 (6,0)	–	29,5 (3,0)
Грузовые вагоны о. Сахалин	54 (5,5)	39 (4,0)	24,5 (2,5)
Пассажирские вагоны, о. Сахалин	59 (6,0)	–	-

Пример 3.1. Рассчитать удельные ускоряющие и замедляющие силы по следующим данным: локомотив – 2ТЭ10; состав вагонов из примера 2.1; масса состава – 4100 т; тормозные колодки чугунные; доля тормозных осей в составе – 0,98.