Теория локомотивной тяги (стр. 1 )

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ГОУ ВПО «Дальневосточный государственный университет
путей сообщения»

Кафедра «Тепловозы и тепловые двигатели»

ТЕОРИЯ ЛОКОМОТИВНОЙ ТЯГИ

Рекомендовано
Методическим советом ДВГУПС
в качестве учебного пособия

Хабаровск

Издательство ДВГУПС

2009

УДК 629.42 (075.8)

ББК О23-08 я 73

П636

Рецензенты:

Кафедра «Локомотивы»

Омского государственного университета путей сообщения

(заведующий кафедрой доктор технических наук, профессор,

Главный инженер службы локомотивного хозяйства
Управления Дальневосточной железной дороги

П636 Теория локомотивной тяги: Учебное пособие / – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2009.– 108 с.: ил.

Учебное пособие соответствует государственному образовательному стандарту для подготовки бакалавра по специальности 190500 «Эксплуатация транспортных средств» и инженера путей сообщения по специальности 190301 «Локомотивы».

Изложены методы тяговых расчетов при тепловозной и электрической тяге. Приведены задания, варианты и справочный материал для выполнения курсового проекта по дисциплине «Теория локомотивной тяги». Все разделы сопровождаются теоретическим материалом и примерами расчетов.

Приведены основные расчетные характеристики современных локомотивов.

Предназначено для студентов очной и заочной форм обучения, а также может быть использовано студентами специальности 190701 – «Организация перевозок и управление на транспорте».

УДК 629.42 (075.8)

ББК О23-08 я 73

© ГОУ ВПО «Дальневосточный государственный

университет путей сообщения (ДВГУПС), 2009

ВВЕДЕНИЕ

При эксплуатации, а также при определении путей перспективного развития железных дорог, возникают многочисленные практические задачи, которые решаются с помощью теории локомотивной тяги и ее прикладной части – тяговых расчетов.

Основные задачи, которые решаются с помощью тяговых расчетов, следующие:

- выбор типа локомотива и его основных характеристик;

- расчет массы состава;

- расчет скорости и времени хода поезда по перегону;

- тормозные расчеты;

- определение расхода дизельного топлива тепловозами и электрической энергии электровозами;

- определение механической работы локомотивов;

- определение температуры нагрева тяговых электрических машин.

Полученные с помощью тяговых расчетов данные служат основой для решения следующих задач:

- составления графиков движения поездов;

- разработки рациональных режимов вождения поездов;

- нормирования расхода топлива и электрической энергии на тягу поездов;

- составления графика оборота локомотивов;

- расчета пропускной и провозной способности;

- расстановки сигналов на перегонах и раздельных пунктах для обеспечения безопасной остановки перед ними;

- проектирования новых и реконструкции существующих железных дорог.

Тяговые расчеты регламентируются Правилами тяговых расчетов для поездной работы (ПТР) [ 1 ], которые являются одним из основных документов на железнодорожном транспорте. Нормы, приведенные в ПТР, обязательны для эксплуатируемых и вновь строящихся железных дорог колеи 750, 1067 и 1520 мм. ПТР для расчетов обязывает использует Международную систему единиц (СИ), за исключением сил.

При выполнении тяговых расчетов рекомендуется использовать следующие размерности и точности:

- расстояние – для элементов профиля пути в метрах (м), для перегонов – в километрах (км) с одним знаком после запятой:

- уклоны (подъемы и спуски) – в промилле (‰) с одним знаком после запятой;

- сила тяги, силы сопротивления и тормозные – в килограмм-силах (кгс) с округлением до 50 кгс или ньютонах (H) с округлением до 500 Н;

- удельные силы – в килограмм-силах на тонну (кгс/т) или ньютонах на килоньютон (Н/кН) с двумя знаками после запятой;

- скорость – в километрах в час (км/ч) c одним знаком после запятой;

- масса состава – в тоннах (т) с округлением для грузового поезда до 50 т для пассажирского – до 25 т;

- ток в амперах (A) с округлением до 5 А;

- общий расход дизельного топлива на тяговом участке – в килограммах (кг) с округлением до 10 кг;

- общий расход электроэнергии на тяговом участке – в киловатт-часах (кВт·ч) c округлением до 10 кВт·ч;

- удельный расход топлива – в килограммах на 10 тыс. тонно-километров брутто перевозочной работы (кг/104т·км брутто) локомотива с округлением до 0,1 кг/104 ткм;

- удельный расход электроэнергии – в киловатт-часах на 104т·км брутто (кВт·ч/104т·км брутто) с одним знаком после запятой;

- перегонное время – в минутах (мин) c округлением до 0.1 мин;

- температура – в градусах Цельсия (оС) при проверке нагревания по отдельным элементам расчета c округлением до 0,01оС, конечных результатов – до 1оС.

Курсовой проект состоит из пояснительной записки и графической части.

Пояснительная записка должна иметь следующую структуру и нумерацию разделов:

Содержание.

Введение.

1. Построение и спрямление профиля пути.

2. Выбор расчетного подъема и определение массы состава.

3. Расчет и построение удельных ускоряющих замедляющих сил, действующих на поезд.

4. Определение наибольших допускаемых скоростей движения поезда по условиям торможения.

5. Определение времени хода и средних скоростей движения поезда на участке способом установившихся скоростей.

6. Определение скорости и времени движения поезда по участку графическим методом.

7. Построение кривой тока локомотива.

8. Определение расхода топлива тепловозами или электроэнергии электровозом.

9. Проверка тяговых электрических машин локомотива на нагрев.

10. Нормирование расхода топлива и электроэнергии локомотивам на поездку.

Заключение

Список литературы

Графическая часть проекта должна содержать следующие листы:

- план и профиль пути (размер листа 297 х 630 мм);

- графическое определение допускаемой скорости движения поезда по условиям торможения (формат А4);

- диаграмма удельных ускоряющих и замедляющих сил, действующих на поезд (размер листа 297 х 630 мм);

- графики кривых скорости, времени и тока (размер листа 297 х 630 мм);

- график топливно-энергетического паспорта локомотива (формат А4).

Графическая часть работы должна выполняться с помощью любых компьютерных графических средств (Visio, AutoCAD, Компас и др.).

В проекте разрешается исправлять буквы, слова или куски текста только путем заклеивания их бумагой того же цвета и качества (только не конторским клеем) или закрашиванием белой пастой (штрих). На одной странице допускается произвести не более пяти исправлений.

Пояснительная записка должна быть переплетена в следующем порядке:

- титульный лист;

- задание на курсовую работу;

- содержание;

- текст записки;

- список использованной литературы;

- графический материал.

Все графические материалы можно распечатывать на формате А4.

Исходные данные для выполнения курсового проекта. Студенты очной формы обучения получают вариант задания по указанию преподавателя. Студенты заочной формы обучения выбирают исходные данные о локомотивах и вагонах из Приложения 1 по последней цифре учебного шифра, а профиль пути – из Приложения 2 по первой букве своей фамилии.

Оформление курсового проекта.

Проект оформляется в соответствии с требованиями по оформлению пояснительной записки и графического материала, установленными стандартом ДВГУПС.

1. ПОСТРОЕНИЕ И СПРЯМЛЕНИЕ ПРОФИЛЯ И ПЛАНА ПУТИ

1.1. Общие положения

Вертикальный разрез земной поверхности по трассе железнодорожной линии называется продольным профилем железнодорожного пути (профиль пути).

Вид железнодорожной линии сверху или, как принято говорить, проекция трассы на горизонтальную плоскость называется планом железнодорожной линии (производят спрямление профиля пути?).

Элементами профиля пути являются уклоны (подъёмы и спуски) и площадки (горизонтальный элемент, уклон которого равен нулю). Граница смежных элементов называется переломом профиля. Расстояние между смежными переломами профиля пути образует элемент профиля.

На профиле пути отмечают крутизну и протяженность элемента, высоты (отметки) переломных точек над уровнем моря, оси раздельных пунктов, границы станций и километровые отметки.

На плане пути наносят радиусы (углы) и длины кривых и прямых участков пути и их месторасположение.

1.2. Построение профиля и плана пути

Заданный в табличной форме профиль и план пути необходимо нанести на лист графического редактора шириной 297 мм и длиной 630 мм. Профиль вычерчивается в масштабе: путь 1 км – 20 мм; высота переломных точек 1 м – 1 мм.

Отметки переломных точек рассчитываются по формуле

hкj = hнj ± (ij / 1000 )Sj, (1.1)

где hкj – конечная для j-го элемента пути отметка профиля, м; hнj – начальная для j-го элемента пути отметка профиля, м; ij - уклон (подъём или спуск), ‰. Знак (+) ставится для подъема, знак (–) – для спуска; Sj – длина элемента профиля пути, м.

Кривые, длина которых задается градусами центрального угла, пересчитываются в метры по формуле

Sкр = 2πRα / 360, (1.2)

где Sкр – длина кривой, м; R – радиус кривой, м; a - центральный угол в градусах.

Пример 1.1. Построить профиль и план пути по данным, приведенным в таблице 1.1.

Таблица 1.1.

План и профиль пути

	№ элемента	Профиль пути	План пути
	Sj , м	ij, ‰	R, м	Sкр, м	αо
1	1050	0,0	Станция А
2	1000	–3,7	1000	550	–
3	1500	–5.8	–	–	–
4	1000	0	700	350	–
5	1500	11,4	–	–	–
6	1000	0,0	–	-	–
7	3000	10,2	900	650	–
8	1000	3,2	–	–	–
9	1050	0	Станция Б
10	1200	–2,3	–	–	–
11	1800	–3,8	400	550
12	500	–4	–	–	–
13	1000	0	–	–	–
14	1500	–11,4	–	–	–
15	500	0	–	–	–
16	1000	2,3	900		45o30’
17	1050	0	Станция В

Определяем длину кривой на элементе 16 по формуле (1.2)