Расчет массы поезда начинается с выбора расчетного подъема. Расчетным называется наибольший по величине и протяженности подъем на данном участке, на котором поезд движется с установившейся скоростью и с наибольшей по сцеплению силе тяги.
Выбор расчетного подъема iр производится путем анализа спрямленного и приведенного профиля пути.
Короткие подъемы, следующие за площадкой или спуском не могут быть приняты за расчетные, так как они могут быть проследованы за счет кинетической энергии, накопленной при движении на предыдущих элементах профиля пути.
При выборе расчетного подъема следует иметь в виду, что для снижения себестоимости перевозок следует обеспечивать, возможно, большую массу поезда. Для этого электровоз должен развивать наибольшую силу тяги Fк.р. называемую расчетной скоростью vр.
Расчетные сила тяги Fк.р и скорость Vр определяются точкой пересечения заданных тяговой характеристики электровоза для полного возбуждения ПВ и характеристики ограничения по сцеплению (точка В на рис. 1).
При установившейся скорости движения vр на расчетном подъеме iр масса состава вагонов определяется по формуле, т:
где - полная масса электровоза, т:
g - 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения;
iр – расчетный подъем, %0;
w0’ – удельное основное сопротивление движению электровоза под током, Н/кН;
w0” - удельное основное сопротивление движению состава (вагонов), Н/кН;
Fк.р - расчетная сила тяги электровоза, кН.
Удельное основное сопротивление движению электровоза определяется по формуле, Н/кН:
где v – скорость движения, км/ч.
Соответственно удельное сопротивление четырехосных вагонов на роликовых подшипниках определяется по формуле, Н/кН:
где - масса приходящаяся на ось вагона , т
При расчете массы поезда удельные основные сопротивления движению электровоза под током и вагонов вычисляются для скорости v=vр..
Найденную массу поезда округляют до 50 т.
3. Расчет удельных сил основного сопротивления движению поезда и удельных ускоряющих сил в режиме тяги
Для построения кривой скорости движения поезда v(s) нужно знать удельные, т.е. отнесенные к силе тяжести поезда (mл + mв)g, ускоряющие и замедляющие силы, действующие на поезд в режимах тяги, выбега и торможения.
Удельная ускоряющая сила в режиме тяги при движении поезда по прямолинейному участку пути определяется по формуле:
fу=fк –w0=
где Fк – сила тяги электровоза, кН:
w0 – удельное основное сопротивление движению поезда, определяемое по формуле, Н/кН:
w0=
Расчет удельных ускоряющих сил по формулам производится для скоростей : от v=0 до v=vр – через 10 км/ч, а при v>vр – через 5 км/ч. Расчеты проводятся для скоростей перехода с ПВ – на ослабленное возбуждение ОВ1, с ослабленного возбуждения ОВ1 – на ослабленное возбуждение ОВ2, с ослабленного возбуждения ОВ2 – на ослабленное возбуждение ОВ3. Сопротивление движению состава и электровоза при скоростях от 0 до 1- км/ч принимается неизменным и равным сопротивлению движения при v=10 км/ч.
Сила тяги Fк принимается в соответствии с заданной тяговой характеристикой электровоза. Для определения силы тяги заданного электровоза при разгоне сначала используется кривая ограниченная по сцеплению Fк.сц, а затем отрезок ВС (см. рис. 1) характеристики ПВ. Для повышения ускорения движения следует работать при большей силе тяги . Поэтому дальнейшее использование характеристики ПВ нецелесообразно и из точки С следует перейти на характеристику ОВ1 в точку D и работать на этой характеристике до точки Е, а затем перейти на характеристику ОВ2 (точка G), Характеристика ОВ2 в соответствии с ПТР используется до точки К, находящейся на этой характеристике при максимальной скорости движения электровоза. Последняя характеристика ОВ3 остается резервной на случай работы при повышенных скоростях движения.
Данные расчетов удельных сил основного сопротивления движению поезда и удельных ускоряющих сил в режиме тяги заносятся в таблицу 4
Удельные ускоряющие силы в режиме тяги при движении по прямолинейному горизонтальному участку пути
| Режим | V,км/ч | W0’, Н/кН | W0”, Н/кН | W0, н/кН | Fк, КН | fк, н/кН | Fу, Н/кН |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Разгон | 0 10 20 30 40 49,5 | 1,9 2,0 2,2 2,5 2,8 3,13 | 0,87 0,94 1,04 1,17 1,32 1,5 | 0,91 0,98 1,09 1,23 1,38 1,57 | 1000 850 800 775 740 725 | 15,86 13,48 12,69 12,29 11,73 11,5 | 14,95 12,50 11,60 11,06 10,35 9,93 |
| ПВ | 49,5 52 55 60 65 70 75 80 | 3,13 3,23 3,35 3,58 3,81 4,07 4,34 4,62 | 1,50 1,55 1,61 1,72 1,84 1,97 2,1 2,24 | 1,57 1,62 1,68 1,80 1,92 2,06 2,20 2,34 | 725 650 550 440 350 280 240 200 | 11,50 10,31 8,72 6,98 5,55 4,44 3,81 3,17 | 9,93 8,69 7,04 5,18 3,63 2,38 1,61 0,83 |
| ОВ1 | 65 70 75 80 85 90 95 100 | 3,81 4,07 4,34 4,62 4,91 5,23 5,56 5,90 | 1,84 1,97 2,10 2,24 2,38 2,54 2,70 2,87 | 1,92 2,06 2,20 2,34 2,49 2,66 2,82 3,00 | 420 350 300 250 220 200 170 150 | 6,66 5,55 4,76 3,97 3,49 3,17 2,70 2,38 | 4,74 3,49 2,56 1,63 1,00 0,51 -0,12 -0,62 |
| ОВ2 | 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 | 3,35 3,58 3,81 4,07 4,34 4,62 4,91 5,23 5,56 5,90 | 1,61 1,72 1,84 1,97 2,10 2,24 2,38 2,54 2,70 2,87 | 1,68 1,79 1,92 2,06 2,20 2,34 2,49 2,66 2,82 3,00 | 730 580 470 400 350 300 260 240 200 180 | 11,58 9,20 7,46 6,35 5,55 4,76 4,12 3,80 3,17 2,86 | 9,9 7,41 5,54 4,29 3,35 2,42 1,63 1,15 0,35 -0,14 |
4. Расчет удельных ускоряющих и замедляющих сил поезда в режимах выбега и торможения
В режиме выбега на поезд действуют только одна сила – сопротивление движению W. Основное удельное сопротивление движению электровоза на выбеге больше, чем в режиме тяги. Для всех серий электровозов оно определяется по эмпирической формуле, Н/кН:
W0x’=2,4+0,011v+0,00035v2,
где v – скорость движения, км/ч.
удельная замедляющая сила при выбеге определяется так:
f3= -fy -w0x =
Расчеты выполняют для скоростей от 0 до конструкционной скорости локомотива vк (через 10 км/ч). В диапазоне скоростей от 0 до 10 км/ч сопротивление движению электровоза и состава (вагонов) принимают неизменным и равным сопротивлению при скорости v=10км/ч
Численные значения w0” берутся из табл. 4.
В режиме торможения на поезд действуют сила сопротивления движению W и тормозная сила Вт.
При служебном торможении удельная замедляющая сила, Н/кН:
fз.с= - fy=0,5bт+w0x,
где bт=1000vр.тфк.р, Н/кН – удельная тормозная сила при экстренном торможении (пневматическими тормозами);
vр.т- расчетный тормозной коэффициент, Н/кН (принмается раным 0,33);
фк.р – расчетный коэффициент трения колодки о бандаж, определяемый для чугунных стандартных колодок по формуле:
фк.р=
Результаты расчета удельных замедляющих сил сводятся в таблице 5.
торможения
| V, км/ч | W0x’, Н/кН | W0x, Н/кН | фк.р | bт, н/кН | 0,5bт+w0x, Н/кН |
| 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 | 0,24 2,55 2,76 3,05 3,40 3,87 4,32 4,89 5,52 6,12 7,00 7,85 | 0,84 1,00 1,10 1,24 1,41 1,62 1,83 2,05 2,37 2,68 3,04 3,42 | 0,27 0,20 0,16 0,14 0,13 0,11 0,11 0,10 0,10 0,09 0,09 0,09 | 89,10 65,34 53,46 46,33 41,58 37,90 35,64 33,66 32,08 30,78 29,70 28,79 | 45,46 33,67 27,83 24,41 22,20 20,57 19,65 18,88 18,41 18,07 17,89 17,82 |
Расчет удельных сил основного сопротивления движению поезда и удельных ускоряющих сил в режиме тяги следует выполнять с помощью ЭВМ . При отсутствии таковых расчет производится с помощью простейших вычислительных средств. По данным табл. 4 и 5 строятся кривые удельных ускоряющих и замедляющих сил в соответствии с рекомендованными масштабами
Масштабы, рекомендованные при построении кривых движения
| Масштаб | Значение масштабов для грузовых поездов |
| mv, мм/км/ч mf, мм/км/ч ms, мм/км mt, мм/с D , мм | 1 6 20 1/6 30 |
5. Построение кривых движения
5.1 Построение кривой скорости v(s)
Построение кривой скорости движения поезда v(s) рекомендуется выполнять графическим способом МПС на основании кривых ускоряющих и замедляющих сил спрямленного профиля пути. Для построения кривых движения следует заготовить на миллиметровой бумаге в соответствии с рекомендованными масштабами совмещенную систему координат, в которой по оси ординат наносятся скорость движения поезда по перегону , его время хода, ток потребляемый электровозом, и вспомогательная вертикальная линия KN, а по оси абсцисс – уклон и длина спрямленного и приведенного элемента, номер километрового пикета.
Построение кривой v(s) начинают с момента трогания поезда.
5.1.1. Задаются первым приращением скорости (при следовании электровоза под током до выхода на автоматическую характеристику – не более 10 км/ч, после выхода на автоматическую характеристику не более 5 км/ч; при следовании на выбеге – не более 10 км/ч; в режиме торможения при скорости свыше 50 км/ч до нуля – не более 5 км/ч) и на кривой ускоряющих усилий отмечают точку, соответствующую средней скорости, с которой поезд будет следовать на первом отрезке пути. На эту точку и нуль накладывается линейка, а затем проводится прямая под прямым углом к данной прямой до пересечения с горизонталью, соответствующей приращению скорости.