Курсовая работа (т): Расчет тепловозной тяги

Расчет тепловозной тяги

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

ИНСТИТУТ УПРАВЛЕНИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Кафедра «Локомотивы и локомотивное хозяйство»

Курсовая работа

по дисциплине «Тепловозная тяга»

Расчет тепловозной тяги

Выполнил: студент гр.

Принял:

МОСКВА 2015 г.

СОДЕРЖАНИЕ:

ВВЕДЕНИЕ

. Характеристика и краткое описание локомотива 2ТЭ121

. АНАЛИЗ ЗАДАННОГО ПРОФИЛЯ ПУТИ И СПРЯМЛЕНИЕ ПРОФИЛЯ ПУТИ ЗАДАННОГО УЧАСТКА

.1 Анализ заданного профиля пути и выбор расчетного и скоростного

подъемов

.2 Спрямление продольного профиля пути

. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕСА ПОЕЗДА С УЧЕТОМ ОГРАНИЧЕНИЙ ПО УСЛОВИЯМ ЭКСПЛУАТАЦИИ

.1 Расчет веса и массы состава

.2 Проверка веса состава на преодоление скоростного подъема

.3 Проверка веса поезда по длине приемо-отправочных путей

.4 Проверка веса поезда на трогание с места

. РАСЧЕТ УДЕЛЬНЫХ РАВНОДЕЙСТВУЮЩИХ СИЛ

.1 Определение расчетного тормозного коэффициента

.2 Расчет удельных равнодействующих сил

. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАИБОЛЬШИХ ДОПУСТИМЫХ СКОРОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ НА УКЛОНАХ ПРОФИЛЯ

. ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММ СКОРОСТИ И ВРЕМЕНИ ХОДА ПОЕЗДА

. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНИХ ТЕХНИЧЕСКОЙ И УЧАСТКОВОЙ СКОРОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ

. РАСЧЕТ РАСХОДА ТОПЛИВА ТЕПЛОВОЗОМ

. РАСЧЕТ ПОТРЕБНОСТИ ЭКСПЛУАТИРУЕМОГО ПАРКА ЛОКОМОТИВОВ ДЛЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ ПОЕЗДОВ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Целью данной курсовой работы является получение первоначальных навыков выполнения тяговых расчетов, связанных с организацией движения поездов и работой локомотивов.

Первая часть курсовой работы заключается в изучении принципа действия и общего устройства локомотива.

Вторая часть состоит в выполнении тяговых расчетов, связанных с определением режимов и параметров механики движения поезда (действующих на него сил, скорости движения и времени хода по участку) и затрат энергии на его движение.

Третья часть работы связана с организацией тягового обслуживания движения поездов и работы локомотивов на участке.

Курсовая работа выполняется с использованием учебной и научно-технической литературы.

1. Характеристика и краткое описание локомотива 2ТЭ121

локомотив скоростной топливо тепловоз

Еще в середине 60-х годов на Харьковском заводе транспортного машиностроения им. В. А. Малышева под руководством главного конструктора А. А. Кирнарского велось проектирование грузового тепловоза ТЭ15 с дизелем Д70 (20ЧН24/27) мощностью 4000 л.с. Прекращение строительства тепловозов на заводе не позволило довести дело до конца.

Чтобы не прекращать работы по созданию грузового тепловоза с дизелями мощностью по 4000 л.с., МПС в 1968 г. выдало технические требования на такой тепловоз с расчетом дальнейшего изготовления его на Ворошиловградском тепловозостроительном заводе. В техническом задании на тепловоз (1970 г.) по требованию МПС были приняты диаметр движущих колес 1250 мм и нагрузка от колесных пар на рельсы 23 тc. Затем в 1973 г. МПС по предложению завода согласовало увеличение нагрузки до 25 тc, но одновременно внесло дополнение в технические требования о необходимости применения на тепловозе двухступенчатого рессорного подвешивания и опорно-рамной установки тяговых электродвигателей. Для конструкторов советских грузовых локомотивов с опорно-рамной подвеской тяговых электродвигателей задача создания тягового привода от электродвигателей к колесным парам значительно сложнее, чем, например, для конструкторов, изготовляющих грузовые локомотивы для западноевропейских железных дорог, поскольку на этих дорогах локомотивы имеют меньшие нагрузки от колесных пар на рельсы и более низкие расчетные коэффициенты сцепления, т. е. меньшие вращающие моменты.

В канун 60-летия Великой Октябрьской Социалистической революции Ворошиловградский тепловозостроительный завод изготовил опытный двухсекционный двенадцатиосный грузовой тепловоз 2ТЭ121 с двумя дизелями общей мощностью 2х4000 л.с. Если не считать макетной секции тепловоза ТЭ120, тепловоз 2ТЭ121-001 был вторым тепловозом железных дорог Советского Союза, имеющим опорно-рамную подвеску тяговых электродвигателей: первый опытный тепловоз Ээл8 с такой подвеской электродвигателей и двумя дизелями общей мощностью 2х825 л.с. поступил на дороги в 1933 г.

Кузова секций тепловоза несущей конструкции; секции имеют по одной кабине машиниста, установленной на амортизаторах. Кузов каждой секции опирается на две трехосные тележки через опоры, состоящие из роликов и резиновых элементов. Опоры в количестве четырех на тележку передают вертикальные силы на боковые рамы тележек. Горизонтальные усилия от тележек к кузову передаются через центральные шкворни, допускающие небольшие поперечные перемещения за счет сжатия пружин. Рессорное подвешивание тележек состоит из листовых рессор, винтовых пружин, балансиров и гидравлических амортизаторов. Статический прогиб первой ступени подвешивания составляет около 100 мм. Вторая ступень подвешивания сделана по типу подвешивания тепловозов 2ТЭ116 в виде резинометаллических опор; ее статический прогиб 16-18 мм.

Буксы тележек имеют по два цилиндрических и по одному упорному шариковому подшипнику; вертикальные усилия на буксы передаются через хомуты листовых рессор, расположенных под буксами, как это сделано на электровозах ВЛ80т, ВЛ80с и ряде других. Колесные пары при новых бандажах имеют диаметр 1250 мм. На оси колесной пары на роликовых подшипниках смонтирован корпус тягового редуктора с шестерней, зубчатое колесо насажено на ось. Шестерня с помощью резинокордной муфты, торсионного вала, проходящего через полый вал якоря тягового электродвигателя, зубчатой муфты, соединена с полым валом электродвигателя; в данном случае использована принципиальная схема передачи вращающего момента, примененная на электровозах ЧС2т, ЧС4т и ряде других. Передаточное число тягового редуктора 95:22=4,318.

Механические тормоза выполнены с двусторонним нажатием колодок на бандажи; тормозные цилиндры по одному на каждое колесо имеют диаметр 10". Тепловоз оборудован краном машиниста №394.000, краном вспомогательного тормоза №254 и воздухораспределителем №483.

На каждой секции тепловоза 2ТЭ121-001 установлен дизель-генераторный агрегат 2В-9ДГ, состоящий из дизеля 2В-5Д49 и однокорпусноги генераторного агрегата А-714У2. Дизель 2В-5Д49 (16ЧН26/26) Коломенского тепловозостроительного завода при частоте вращения 1000 об/мин развивает номинальную мощность 4000 л.с. (2942 кВт). Машина шестнадцатицилиндровая с V-образным расположением цилиндров, имеет газотурбинный наддув и охлаждение наддувочного воздуха. Блок дизеля выполнен с плоским разъемом подшипникового узла; стальной коленчатый вал имеет противовесы на каждой щеке, как на дизелях тепловозов ТЭ120, ТЭ136, ТЭП70. Минимальная частота вращения 350 об/мин. Расход топлива при номинальной мощности 160 г/(э.л.с ч): масса дизеля 18520 кг.

Система охлаждения дизеля двухконтурная; в высокотемпературном контуре охлаждается вода дизеля, в низкотемпературном - вода, охлаждающая масло и наддувочный воздух дизеля. Пуск дизель-генератора осуществляется стартер-генератором 2ПСГ02; при работе дизеля этот генератор питает постоянным током напряжением 120 В цепи управления, освещения и заряжает аккумуляторную батарею. Тяговый агрегат А-714У2 состоит из тягового и вспомогательного синхронных генераторов, роторы которых укреплены на одном валу. Активная мощность тягового генератора 2800 кВт, частота тока 100 Гц, линейное напряжение 580/366 В, действующее значение линейного тока 2х1520/2х2400 А. Мощность вспомогательного синхронного генератора 400 кВт. Масса тягового агрегата 8200 кг. Агрегат изготовлен Харьковским заводом "Электротяжмаш". Общая масса (сухая) дизель-генераторного агрегата 28300 кг. На генераторном агрегате смонтирована выпрямительная установка УВКТ-9У2, преобразующая переменный ток тягового генератора в постоянный для питания тяговых электродвигателей ЭД-126У1. Эти электродвигатели имеют номинальную мощность 409 кВт (напряжение 548/725 В, ток 820/620 А), максимальную частоту вращения якоря 1910 об/мин; масса электродвигателя 3600 кг. Вентиляция электродвигателей независимая.

На тепловозе применены компрессоры КТ-7, приводимые от вала тягового агрегата; от него же приводится вентилятор системы централизованного воздухоснабжения. Эта система служит для охлаждения тягового агрегата, выпрямительной установки и тяговых электродвигателей. Впервые централизованное воздухоснабжение было применено на тепловозах ТЭП70. Вентилятор холодильника приводится трехфазным асинхронным электродвигателем АМВ-75, получающим питание от вспомогательного генератора, от которого питаются также через выпрямительную установку цепи возбуждения тягового генератора.

Тепловоз оборудован реостатным тормозом; мощность тормозных резисторов 3200 кВт. Запас топлива одной секции 9060 кг, песка 1000 кг, воды 1100 кг, масла 1150 кг. В длительном режиме тепловоз развивает силу тяги 2х295 кН (2х30000 кгс) при скорости 27 км/ч. Конструкционная скорость локомотива 100 км/ч; минимальный радиус проходимых кривых 125 м. Тепловоз 2ТЭ121-001 имел нагрузку от колесных пар на рельсы 26,8 тс. При неполном наполнении топливных баков и песочных бункеров (нагрузка от колесных пар около 26 тс) тепловоз в 1978 г. прошел путевые и динамические испытания на участке Майкоп - Белореченская Северо-Кавказской железной дороги. Испытания проводил ВНИИЖТ совместно с ВНИТИ и заводом-изготовителем. По результатам испытаний был сделан ряд предложений об изменении конструкции. Начиная с тепловоза №005 для снижения веса длина тепловоза была уменьшена до 21000 мм и общая колесная база до 15600 мм. Для накопления эксплуатационного опыта завод продолжал изготовление единичных локомотивов 2ТЭ121, часть из которых была направлена в депо Печора Северной железной дороги.

2. АНАЛИЗ ЗАДАННОГО ПРОФИЛЯ ПУТИ И СПРЯМЛЕНИЕ ПРОФИЛЯ ПУТИ ЗАДАННОГО УЧАСТКА

.1 АНАЛИЗ ЗАДАННОГО ПРОФИЛЯ ПУТИ И ВЫБОР РАСЧЕТНОГО И СКОРОСТНОГО ПОДЪЕМОВ

Для расчета весовой нормы состава производят анализ заданного профиля участка железнодорожного пути.

В результате анализа выбираем подъемы:

- расчетный

скоростной .

Расчетным называется один из наиболее крутых и затяжных подъемов на заданном участке, на котором поезд может достигнуть равномерной скорости, равной по величине расчетной скорости заданной серии локомотива.

Скоростным подъемом один из самых крутых подъемов, преодоление которого возможно за счет использования кинетической энергии поезда.

Задан профиль пути №1.

Правилами тяговых расчетов установлены следующие обозначения элементов пути: подъемы обозначаются знаком «+», спуски - «-», горизонтальные участки («площадки») - «ноль».

Принимаем в качестве расчетного подъема  = +9‰ на том основании, что он наиболее крутой (после  = +10‰), большой протяженности и пред ним лежит прямая, на которой трудно развить высокую скорость для накопления кинетической энергии.

Подъем  = +10‰ принимаем в качестве скоростного, так как он самый крутой на заданном участке и преодолевается за счет использования кинетической энергии.

.2 СПРЯМЛЕНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ПУТИ

Профиль пути спрямляют с целью сокращения объема графических работ при выполнении тяговых расчетов.

Спрямление профиля состоит в условной замене нескольких рядом лежащих элементов пути одним спрямленным, длина которого равна сумме длин заменяемых. Допускается к уклонам при спрямлении присоединять горизонтальные участки малой длины.

Нельзя объединять:

1)  элементы профиля разного знака;

2)      расчетный и скоростной подъемы;

)        станционные площадки.

Крутизна спрямляемого элемента:

где - крутизна каждого из спрямляемых элементов;

 - длина каждого из спрямляемых элементов.

Проверка возможности спрямления каждого элемента:

где - крутизна проверяемого элемента;

 - длина проверяемого элемента.

Проверке подлежит каждый элемент спрямляемой группы.

Анализ профиля пути показывает, что спрямлению подлежат следующие группы элементов:

)

)

)

)

Определяем крутизну спрямленных элементов и проверяем возможность спрямления для каждого элемента группы:

) ‰

) ‰

) ‰

) ‰

Во всех случаях условие возможности спрямление выполняется. Результаты расчетов приведены в таблице 2.1

Таблица 2.1. Расчет спрямления заданного профиля пути