2.3 Построение диаграммы удельных результирующих сил поезда

Для получения в дальнейшем кривых движения поезда графическим спо­собом предварительно рассчитаем удельные результирующие силы, действующие на поезд при движении его по прямому и горизонтальному участ­ку пути. При этом удельные результирующие силы поезда рассчитаем и построим на графике в зависимости от скорости движения для всех трех возмож­ных режимов ведения поезда; тяги - f_r, выбега - f_в, служебного механического торможения – f _сл.т,. Совместное графическое изображение этих зависимостей принято называть диаграммой удельных результирующих сил поезда.

В тяговом режиме

f_т = f_к –w_о, (2.14)

в режиме выбега

f_в=-w_ox, (2.15)

в режиме служебного механического торможения

f _сл.т = -(0,5b_т+ w_ox) (2.16)

где f_K - удельная сила тяги, Н/кН;

w₀ - удельное основное сопротивление движению поезда при езде локомотива под током, Н/кН;

w_ox - удельное основное сопротивление движению поезда при езде локомотива без тока, Н/кН;

b_т - удельная тормозная сила при механическом торможении, Н/кН.

В свою очередь

w_о = (m_л*w_o' + m_с*w_o") / (m_л + m_с), (2.17)

w_ox = (m_л*w_x + m_с*w_o") / (m_л + m_с), (2.18)

f_к = F_к/[(m_л + m_с)*g], (2.19)

b_т = 1000φ_кр*υ_р; (2.20)

где w_x - удельное основное сопротивление движению поезда при езде без тока, Н/кН;

F_K - сила тяги электровоза, Н;

φ_кр - расчетный коэффициент трения колодок о бандаж;

υ_р - расчетный тормозной коэффициент ( из исходных данных 0,33)

Для всех серий поездов

w_x = 2,4 + 0,011V + 0,00035V² , (2,21)

w_x = 2,4 + 0,011*10 + 0,00035*100=2,54 Н/кН.

Для чугунных тормозных колодок

φ_кр = 0,27(V + 100) / (5V + 100), (2.22)

Расчет значений удельных сил поезда выполню для ряда скоростей движения в диапазоне от нуля до конструкционной скорости с интервалом 10 км/ч.

В диапазоне скоростей движения от нуля до скорости выхода на характе­ристику полного возбуждения ПВ силу тяги принимаю равной силе сцепления.

Сопротивление движению локомотива и состава при скоростях 0...10 км/ч принимаю неизменным и равным его величине при скорости движения V - 10 км/ч.

Построим диаграмму удельных результирующих сил поезда соответствен-но f_T(V), f_в(V), и f_{cл т}(V).

2.4 Определение допустимых скоростей движения поезда на спусках

Определение допустимых скоростей движения поезда на спусках произ­водится с целью недопущения проследования поездом участков пути, имеющих спуски, со скоростями движения, превышающими допустимые значения по тормозным средствам поезда. Такая задача называется тормозной задачей и решается путем расчета режима экстренного торможения поезда, когда по за­данным значениям тормозного пути S_T, профиля пути i_c и тормозным средствам поезда b_т определяется максимально допустимое значение скорости начала торможения V_HT.

Тормозной путь S_T, м, имеет две составляющие

S_т=S_п+ S_д, (2.23)

где S_n - подготовительный тормозной путь, м; S_Д - действительный тормозной путь, м.

Путь S_n, пройденный поездом за время подготовки тормозов к действию, найду по формуле

S_n = 0,278V_HT * t_п, (2.24)

где V_HT - скорость движения поезда в момент начала торможения, км/ч;

t_n - время подготовки тормозов к действию, с.

В зависимости от количества осей в грузовом составе N0 время находят по одной из эмпирических формул:

- при N0 < 200

t_п = 7-10i_c/b_T; (2.25)

- при 300≥N0>200

t_n=10-15i_c/b_т; (2.26)

- при N0 > 300

t_n=12-18i_c/b_т, (2.27)

где i_c — уклон спрямленного элемента профиля пути,‰.

Количество осей в составе определю по формуле

N₀ = 4n₄ + 8n₈. (2.28)

N₀ = 4*42 + 8*12= 264

Таким образом, расчет значений подготовительного тормозного пути Sn выполняют по (2.24) для ряда скоростей начала торможе­ния в диапазоне от 0 до V_K с шагом 10 км/ч .

Зависимость действительного тормозного пути от скорости начала тор­можения S_Д(V_НТ) определяют путем решения графическим методом МПС ос­новного уравнения движения поезда в режиме его экстренного торможения, ко­гда удельная равнодействующая сила поезда равна

f _{экс т} =-b_т-w_ox (2.29)

Учитывая, что зависимость S_n(V_нт) начинается в начале заданного тор­мозного пути и имеет нарастающий характер, а зависимость S_д(V_нт) заканчива­ется в конце заданного тормозного пути и имеет убывающий характер, то оче­видно, что две эти зависимости на интервале тормозного пути пересекаются, а точка их пересечения и есть решение тормозной задачи .

Все полученные данные с пункта 2.2.1 по 2.4 сведем в сводную таблицу 2.2.

Таблица 2.1 - таблица удельных сил поезда. Сводная
V, км/ч	Fk, кН	wo', Н/кН	wo4", Н/кН	wo8", Н/кН	Wo'', Н/кН	φкр	bт,Н/кН	tп,с	Sп	wx, Н/кН	Wox, Н/кН	fк,Н/кН	wo, Н/кН	fэкс.т,Н/кН	fт,Н/кН	fсл.торм., Н/кН
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
0,00	596,00	1,90	0,87	1,09	0,97	0,27	89,10	7,47	0,00	2,40	1,02	12,46	1,00	-90,12	11,46	-45,63
10,00	500,00	2,03	0,95	1,13	1,03	0,20	65,34	6,56	18,23	2,55	1,08	10,45	1,06	-66,42	9,39	-33,74
20,00	480,00	2,22	1,05	1,20	1,11	0,16	53,46	5,79	32,20	2,76	1,18	10,03	1,15	-54,64	8,88	-27,95
30,00	471,00	2,47	1,18	1,29	1,23	0,14	46,33	5,14	42,90	3,05	1,30	9,85	1,28	-47,63	8,57	-24,4
40,00	467,00	2,78	1,34	1,42	1,37	0,13	41,58	4,59	51,03	3,40	1,45	9,76	1,43	-43,03	8,34	-22,3
46,70	451,00	3,02	1,46	1,51	1,48	0,12	39,19	4,26	55,30	3,68	1,57	9,43	1,54	-40,76	7,88	-21,71
50,00	354,00	3,15	1,53	1,57	1,54	0,12	38,19	4,11	57,10	3,83	1,63	7,40	1,61	-39,82	5,79	-20,84
60,00	184,00	3,58	1,75	1,74	1,74	0,11	35,64	3,69	61,50	4,32	1,84	3,85	1,82	-37,48	2,03	-19,74
70,00	118,00	4,07	1,99	1,95	1,97	0,10	33,66	3,32	64,52	4,89	2,09	2,47	2,05	-35,75	0,41	-19,03
80,00	86,00	4,62	2,27	2,18	2,23	0,10	32,08	2,99	66,40	5,52	2,36	1,80	2,32	-34,43	-0,53	-18,48
90,00	69,00	5,23	2,58	2,44	2,52	0,09	30,78	2,69	67,31	6,23	2,66	1,44	2,62	-33,44	-1,18	-18,15
100,00	59,00	5,90	2,91	2,73	2,83	0,09	29,70	2,42	67,39	7,00	2,99	1,23	2,95	-32,69	-1,72	-18,01