Курсовая работа: Теория электрической тяги
Название: Теория электрической тяги Раздел: Рефераты по транспорту Тип: курсовая работа | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Министерство Транспорта Российской Федерации Федеральное Агентство Железнодорожного Транспорта Государственное Образовательное Учреждение Высшего профессионального образования Самарский Государственный Университет Путей Сообщения Кафедра Электрический железнодорожный транспорт Курсовая работа По дисциплине: Теория электрической тяги Вариант 42 Выполнил : студент 5 курса з/о шифр : . Проверил : Самара 2010 РЕФЕРАТ Данная курсовая работа посвящена изучению основ тяговых расчетов путём построения сил действующих в поезде при различных видах движения и дальнейшего рассмотрения процессов происходящих при движении поезда по заданному участку пути. Данная курсовая работа содержит: листов 33; таблиц 7; рисунков 5; список использованных источников 3. СОДЕРЖАНИЕ2. Задание и исходные данные 5 4.Определение массы состава 14 5.Определение числа вагонов и осей состава, проверка массы состава и числа определённых вагонов 15 7.Проверка массы состава при трогании с места 16 8.Определение величины расчётного тормозного коэффициента 17 9.Тяговая характеристика локомотива 18 10.Решение тормозной задачи 24 11.Построение кривых скорости 12.Определение технической скорости движения поезда 25 13.Построение кривой зависимости тормозного пути от величины уклона 25 14.Построение кривой зависимости пути замедления поезда от скорости на максимальном подъёме 26 16.Определение времени хода поезда способом равномерных скоростей 26 17.Определение расхода энергоресурсов 28 18.Определение виртуального коэффициента участка 29 19.Определение нагрева обмоток тяговых жлектрических машин 30 Современный этап развития и совершенствования эксплуатации локомотивов характеризуется новым уровнем управленческих задач, развитием автоматизированных систем управления. К железным дорогам предъявляются новые, все более высокие требования по удовлетворению возрастающих потребностей народного хозяйства и населения в перевозках, успешное выполнение которых во многом зависит от рациональной организации эксплуатации локомотивов. Возросли требования к решению задач по обеспечению безопасности движения поездов, чёткому выполнению графика движения, обеспечения экономного вождения поездов, в которых вопросы эксплуатации локомотивов занимают центральное место. Поэтому для эффективного выполнения поставленных перед железной дорогой целей нужно грамотно организовать эксплуатацию локомотивного комплекса. В курсовой работе необходимо выполнить нижеследующие задачи. 1.Провести анализ и спрямление профиля пути, установить величины расчетного подъема, максимального спуска и подъема. 2.Определить массу состава по выбранному расчетному подъему. 3.Определить число вагонов и осей состава. Выполнить проверку массы состава. 4.Определить длину состава и поезда. Сравнить длину поезда с заданной длиной приемоотправочных путей на раздельных пунктах (станциях) 5.Определить погонную нагрузку состава. Определить массу состава исходя из значения средней погонной нагрузки. 6.Сравнить массы состава, определенные по расчетному подъему и средней погонной нагрузке. 7.Проверитьь массу состава на трогание поезда с места при остановках на различных пунктах (станциях). 8.Определить величины расчетного тормозного коэффициента для чугунных и композиционных колодок. 9.Составить тяговую характеристику локомотива. 10. Подготовить исходные данные для ввода в ЭВМ. 11.По полученным с ЭВМ данным построить диаграммы удельных равнодействующих сил. 12.Определить максимально допустимую скорость движения поезда на наиболее крутом спуске участка для заданных тормозных средств поезда (математическое и графическое решение тормозной задачи). 13.Потсроить кривые скорости 14.Определить техническую скорость движения поезда на участке в направлении «туда» и «обратно». 15.Построитьь кривые тока 16.Построить кривые зависимости пути замедления поезда от скорости на максимальном подъеме 17.Построить кривую зависимости пути замедления поезда от скорости на максимальном подъеме 18.Построить совмещенный график зависимости сил тяги от скорости 19.Рассчитать время хода поезда по участку способом равномерных скоростей. 20.Определить расход электроэнергии электровозом. 21.Рассчитать виртуальный коэффициент и сделать вывод о сложности участка. 22.Определить нагрев обмоток электрических машин заданного локомотива. Исходные данные Электровоз – ВЛ11; Доля вагонов в поезде: 4-осные на подшипниках качения 4-осные на подшипниках скольжения 6-осные 8-осные Масса вагонов:
Процент тормозных осей в составе – 92%; Тип тормозных колодок – композиционные; Длина приемоотправочных путей – 1050 м. Таблица 2.1 Профиль пути
Для повышения точности результатов тяговых расчетов, а также для сокращения объема последних и, следовательно, времени на их выполнение, необходимо спрямить профиль пути. Спрямление профиля пути состоит в замене двух или нескольких смежных элементов продольного профиля пути одним элементом, длина которого равна сумме длин спрямляемых элементов, а крутизна вычисляется по формуле приведенной в /1/. По формулам (1), (2) /1/, спрямим элементы № 1, 2, 3.
Чтобы расчеты скорости и времени движения поезда по участку были достаточно точными, необходимо выполнить проверку каждого элемента на возможность спрямления по формуле:
где
Произведем проверку: Элемент №1 Элемент №2 Элемент №3 Вывод: элементы № 1, 2, 3 имеют право на спрямление. Спрямим элементы № 4, 5, 6.
Произведем проверку: Элемент №4 Элемент №5 Элемент №6 Вывод: элементы № 4, 5, 6 имеют право на спрямление. На элементе № 4 находится кривая, которая при спрямлении заменяется фиктивным подъемом. Величина фиктивного подъема определяется по формуле:
где Окончательный уклон спрямленного участка рассчитаем по формуле:
-1,1+0,1 = 1,0‰ Спрямим элементы № 7, 8, 9.
Произведем проверку: Элемент №7 Элемент №8 Элемент №9 Вывод: элементы № 7, 8, 9 имеют право на спрямление. Фиктивный подъем от кривой:
Окончательный уклон:
1,9 + 0,2 = 2,1‰. Спрямим элементы № 10, 11, 12, 13, 14, 15.
Произведем проверку: Элемент №10 Элемент №11 Элемент №12 Элемент №13 Элемент №14 Элемент №15 Вывод: элементы № 10, 11, 12, 13, 14, 15 имеют право на спрямление. Фиктивный подъем от кривых:
Окончательный уклон:
8,3 + 0,1 = 8,4 ‰. Спрямим элементы № 16, 17.
Произведем проверку: Элемент №16 Элемент №17 Вывод: элементы № 16, 17 имеют право на спрямление. Спрямим элементы № 18, 19 (станция Б).
Произведем проверку: Элемент №18 Элемент №19 Вывод: элементы № 18, 19 имеют право на спрямление. Спрямим элементы № 20, 21.
Произведем проверку. Элемент №20 Элемент №21 Вывод: элементы № 20, 21 имеют право на спрямление. Фиктивный подъем от кривой:
Окончательный уклон:
2,9 + 0,1 = 3,0 ‰. Элемент № 22 не имеет права на спрямление, т.к. на нем находится минимальный спуск. Спрямим элементы № 23, 24.
Произведем проверку: Элемент №23 Вывод: элементы № 23, 24, не имеют права на спрямление. На элементе № 24 находится кривая, найдем фиктивный подъем от нее по формуле:
Окончательный уклон:
-0 + 0,8 = -0,8 ‰. Элемент № 25 не имеет права на спрямление, т.к. на нем находится максимальный подъем. Элемент № 26 не имеет права на спрямление, т.к. соседний с ним элемент является максимальным подъёмом. Элемент № 27 не подлежит спрямлению, т.к. имеет большую разницу в уклонах с соседними элементами, но на элементе № 27 находится кривая, найдем фиктивный подъем от нее:
-0 + 0,5 = -0,5 ‰ Спрямим элементы № 28, 29.
Произведем проверку: Элемент №28 Элемент №29 Вывод: элементы № 28, 29 имеют право на спрямление. Фиктивный подъем от кривых:
Окончательный уклон:
- 8,7 + 0,1 = - 8,6 ‰. Элемент №30 не имеет права на спрямление, т.к. на нем расположен расчетный подъем. Спрямим элементы № 31, 32, 33.
Произведем проверку: Элемент №31 Элемент №32 Элемент №33 Вывод: элементы № 31, 32, 33имеют право на спрямление. Фиктивный подъем от кривых:
Окончательный уклон:
- 9,0 + 0,1 = - 8,9 ‰. Спрямим элементы № 34, 35, 36, 37, 38, 39.
Произведем проверку: Элемент №34 Элемент №35 Элемент №36 Элемент №37 Элемент №38 Элемент №39 Вывод: элементы № 34, 35, 36, 37, 38, 39 имеют право на спрямление. Фиктивный подъем от кривых:
Окончательный уклон:
-2,2 + 0,1 = -2,1 ‰. Спрямим элементы № 40, 41.
Произведем проверку. Элемент №40 Элемент №41 Вывод: элементы № 40, 41 имеют право на спрямление. Результаты расчетов по спрямлению заданного профиля пути сведем в таблицу 3.1. Таблица 3.1 Спрямленный профиль от станции А до станции В
Расчетный подъем – это наиболее трудный для движения в данном направлении элемент профиля пути, на котором достигается расчетная скорость, соответствующая расчетной силе тяги локомотива. Исходя из данных спрямленного профиля найдем расчетный подъем:
Массу состава для выбранного расчетного подъема определяют, исходя из расчетных параметров локомотива и состава, по следующей формуле:
где
Основное удельное сопротивление локомотива определяем по формуле:
где Основное удельное сопротивление состава определяют по формуле:
где
Здесь
где 5.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ВАГОНОВ И ОСЕЙ СОСТАВА, ПРОВЕРКА МАССЫ СОСТАВА И ЧИСЛА ОПРЕДЕЛЕННЫХ ВАГОНОВ Для выполнения проверки массы состава необходимо определить число вагонов в составе. Число вагонов в составе определяется по формулам:
После определения и округления числа вагонов проводим проверку массы по числу вагонов.
Определим число осей состава:
Длина поезда рассчитывается по формуле:
где
10м – запас длины поезда на неточность установки между входным и выходным сигналами станции. Длина состава определяется по формуле:
где Погонная нагрузка в составе определяется по формуле:
Масса состава, исходя из значения погонной нагрузки, определяется по формуле
Сравним массы состава, определенные по расчетному подъему (4.1) и по средней погонной нагрузке (6.4):
Сравним
Вывод: поскольку условия выполняются значит расчёт произведён верно, поезд помещается в заданную длину приёмо-отправочных путей. 7.ПРОВЕРКА МАССЫ СОСТАВА ПРИ ТРОГАНИИ С МЕСТА Масса состава проверяется на трогание с места на станции или остановочных пунктах по формуле:
где
где
Вывод: так как для проверки массы состава на трогание с места была выбрана станция, расположенная на наиболее трудном элементе, и выполняется вышеуказанное условие, то трогание с места и разгон поезда обеспечены на всех раздельных остановочных пунктах участка. 8.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ РАСЧЕТНОГО ТОРМОЗНОГО КОЭФФИЦИЕНТА Расчетным тормозным коэффициентом поезда называется отношение суммы тормозных расчетных сил нажатия всех тормозных колодок к массе поезда. Расчетный тормозной коэффициент определяется по формуле:
где
(8.2) где
где
где
Для того чтобы найти
9.ТЯГОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛОКОМОТИВА По графику тяговой характеристики локомотива ВЛ8 /2/, изменяя скорость от 0 до
Полный тормозной путь:
где
В настоящее время приняты следующие расчетные тормозные пути:
Скорость поезда, при которой начинается торможение, называется начальной скоростью Путь подготовки тормозов:
где Следовательно действительный тормозной путь будет равен: Согласно /2/ время подготовки тормозов рассчитывается по эмпирической формуле:
где
Графическое решение тормозной задачи представлено на рис.1. Вывод: на рис.1 линия ABCD, представляющая графическую зависимость скорости при торможении от пройденного пути, пересекается с линией О’Р в точке N , при скорости 87 км/ч. Из этого следует, что 87 км/ч – это максимально допустимая скорость движения поезда на наиболее крутом спуске. 11.ПОСТРОЕНИЕ КРИВЫХ СКОРОСТИ Построения произведем по масштабам /1/: Удельная сила 1кгс/т – 12мм, Скорость 1км/ч – 2мм, Путь 1км – 40мм, Время 1мин – 10мм, Ток 100А – 10мм. Графики зависимостей 12.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДА После построения кривой
где
Таблица 12.1 Расчет технической скорости
13.ПОСТРОЕНИЕ КРИВОЙ ЗАВИСИМОСТИ ТОРМОЗНОГО ПУТИ ОТ ВЕЛИЧИНЫ УКЛОНА Построение кривой зависимости тормозного пути от величины уклона 14.ПОСТРОРЕНИЕ КРИВОЙ ЗАВИСИМОСТИ ПУТИ ЗАМЕДЛЕНИЯ ПОЕЗДА ОТ СКОРОСТИ НА МАКСИМАЛЬНОМ ПОДЪЕМЕ Построение кривой зависимости пути замедления поезда от скорости на максимальном подъеме На оси ординат отложим длину элемента, на котором находится максимальный подъем
Вывод: поезд рассчитанной массы может преодолеть подъем максимальной крутизны за счёт накопленной кинетической энергии. Совмещенный график вычертим на основании расчетов на ЭВМ и массива сил тяги электровоза в произвольном масштабе рис.5. На оси ординат откладываем силы 16.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ХОДА ПОЕЗДА СПОСОБОМ РАВНОМЕРНЫХ СКОРОСТЕЙ Для определения равномерной скорости берется точка пересечения кривых Для подъемов более крутых чем расчетный величину равномерной скорости принимаем равной расчетной скорости, т.к. такие подъемы преодолевают за счет ранее накопленной кинетической энергии поезда. Ко времени хода поезда по перегонам, полученному при расчете приближенным способом добавляется 2 мин. на разгон и 1 мин. на замедление в каждом случае, когда имеется разгон и торможение. Расчеты сведем в таблицу 16.1. Таблица 16.1 Расчет времени хода поезда в направлении «туда»
(16.1) Таблица 16.2 Расчет времени хода поезда в направлении «обратно»
17.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ЭНЕРГОРЕСУРСОВ Расход электроэнергии, затраченной электровозом на перемещение поезда по участку, определяем по кривым
где
Таблица17.1 Расчет расхода электроэнергии
Для расчета расхода электроэнергии электровозом на собственные нужды полученный расход
Удельный расход электроэнергии подсчитываем по формуле:
где
18.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВИРТУАЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА УЧАСТКА Виртуальный коэффициент вычисленный по расходу электроэнергии
где А – расход электроэнергии на заданном участке рассчитанный по формуле (17.2)
где
где
19.ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРЕВА ОБМОТОК ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН Расчеты по определению нагревания тяговых электрических машин производим путем определения превышения температуры обмоток над температурой наружного воздуха, руководствуясь кривыми Для полюсов тяговых электродвигателей электровоза ВЛ8 Начальную температуру наружного воздуха принимаем 15ºС /1/. Превышение температуры обмоток электрических машин определяем по формуле:
где
Допускаемое превышение температуры обмоток тяговых электрических машин находим по таблице 10 /1/, Таблица19.1 Расчет перегрева обмоток электрических машин
Максимальная температура обмоток якоря тяговых электродвигателей при следовании поезда по участку
Сравнивая В данной курсовой работе проанализировано движение поезда массой 4347,8 тонн по заданному участку пути. Длина поезда составляет 840 метров, число вагонов – 53, число осей – 228. Была решена тормозная задача. По ее результатам найдена допустимая скорость движения В соответствии с заданным профилем были построены кривые скорости (в направлении «туда» с остановкой, в направлении «обратно» без остановки) и времени хода поезда. Руководствуясь токовыми характеристиками электровоза ВЛ8 и кривой скорости, построены кривые тока электровоза. Определена техническая скорость движения поезда. По результатам расчетов на ЭВМ были построены графики: зависимости тормозного пути от величин уклонов, зависимости пути замедления поезда от скорости на максимальном подъёме, зависимости силы тяги и сил сопротивления на различных подъёмах. По графикам тока электровоза определён расход энергоресурсов затрачиваемый на тягу поезда массой 4347,8 тонн электровозом ВЛ8 по заданному участку пути: А = 3225 кВт/ч, а также произведён расчёт перегрева обмоток тяговых электрических машин. При данных параметрах вождение поезда по данному участку возможно на высоких скоростях, без допускания перегрева тяговых электрических машин. 1.Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Теория электрической тяги» для студентов специальности 190303 «Электрический транспорт железных дорог». – Самара: СамГАПС, 2004. – 36с. 2.Правила тяговых расчетов для поездной работы. – М.: Транспорт, 1985 г. 3. Гребенюк П.Т., Долганов А.Н., Скворцова А.И. Справочник. Тяговые расчёты. – М.: Транспорт, 1987г. |