Lucrare privind calculele de tractiune

Lucrare privind calculele de tractiune

Enuntul si cerintele lucrarii

Locomotiva electrica 060 EA - CFR remorca trenuri directe de marfa pe sectorul de cale ferata AB, cu oprire in ambele statii, A si B.

Profilul real al liniei este de pe acest sector este dat in tabelul nr 1.

Viteza maxima de circulatie admisa de constructia caii , pe acest sector este de 120 km/h, cu exceptia portiunilor in curba unde opereaza limitarile de viteza corespunzatoare razelor de curbura efective ale caii si excesului sau insuficientei de suprainaltare.

Trenul remorcat are o compunere eterogena, respective vagoane pe 4 osii sau pe 2 osii goale sau incarcate la capacitatea maxima,in proportiile:

vagoane goale αg = 0,75 - 0,5 Ni/Nt = 0,75-0,375→

→  αg =0,375

vagoane incarcate la capacitatea maxima:

αi = 0,25 + 0,5 Ni/Nt = 0,25+0,375→

→ αi = 0,625

Unde : Ni reprezinta numarul de ordine al studentului din grupa iar Nt numarul total de studenti din subgrupa.

Numarul total de studenti din subgrupa : Nt = 16

Numarul de ordine al studentului din subgrupa : Ni = 12

Vagoanele pe 4 osii au urmatoarele caracteristici :

lungime - 14 m ;

tara - 22 t :

incarcatura maxima - 60 t .

Vagoanele pe 2 osii au urmatoarele caracteristici :

lungime - 10 m ;

tara - 11 t :

incarcatura maxima - 30 t .

Se cere :

1. Sa se reprezinte grafic caracteristica de tractiune F0(v) a locomotivei, cu toate limitarile ei.

2. Sa se simplifice profilul real al liniei de pe sectorul de cale AB.

3. Sa se stabileasca posibilitatile de remorcare ale locomotivei, trenurile avand tipul de compunere precizat in tema, ti sa se reprezinte grafic sub forma functiei Mv(v)ic=ct in care Mv este masa (tonaju) trenului remorcat , in tone (t) ; v - viteza de circulatie, in km/h , iar ic - rezistenta caracteristica a liniei, exprimata in N/kN, rezistenta care are valorile :4, 10, 16, 22, si 28.

4. Sa se efectueze urmatoarele calcule de tractiune referitoare la remorcarea trenului direct de marfa, in compunerea precizata, pe distanta AB:

4.1. Calculul si verificarea tonajului remorcat de locomotiva in sensul de mers de la A la B.

4.2. Determinarea si reprezentarea grafica a fortelor specifice ce actioneaza asupra trenului, cu tonajul stabilit la pct 4.1, la mersul acestuia in palier si aliniament in regimurile de tractiune, fara tractiune si cu franare.

4.3. Determinarea si reprezentarea grafica curbelor V(s) si t(s) referitoare la remorcarea trenbului cu tonajul determinat la pct 4.1. pe distanta AB, unde simbolurile noi t si s reprezinta timpul de mers , in minute si respective distanta parcursa de tren , in metri.

4.4. Sa se determine cantitatea de energie electrica necesara remorcarii trenului cu tonajul stabilit la pct. 4.1 pe sectorul de cale AB.

CAP. 1. Sa se reprezinte grafic caracteristica de tractiune F0(v) a locomotivei, cu toate limitarile ei.

Forta de tractiune la obadain functie de viteza,cu raport de transmisie 73;20   la tensiunea de 22,5kv si diametrul rotilor de 1210 mm

Sa se simplifice profilul real al liniei de pe sectorul de cale AB: TABEL NR1

Lucrare privind calculele de tractiune

Enuntul si cerintele lucrarii

Simplificarea profilului real

Orice linie de cale ferata este caracterizata prin profilul longitudinal al acesteia.

Viteza de mers a unui tren, de un anumit tonaj, variaza pe fiecare element de profil din cauza variatiei acestora. De aceea, calculele de tractiune trebuie effectuate pentru fiecare element de profil in parte.Numarul elementelor de profil de pe o sectie de remorcare fiind mare, efectuarea calculelor de tractiune devine greoaie.

Simplificarea calculelor impune reducerea numarului de elemente de profil si indreptarea curbelor.Acest lucru se realizeaza prin simplificarea profilului.

Reducerea numarului de elemente consta in inlocuirea catorva elemente vecine care au declivitatile apropiate, cu un singur element, care are o lungime egala cu suma lungimilor elementelor inlocuite, iar declivitatea data de raportul dintre diferenta de nivel a punctelor extreme ale elementului resultant si lungimea totala a acestuia.

Pentru simplificare se vor grupa elementele de acelasi tip (rampe sau pante) intre care se pot intercala elementele de aliniament si palier.

Pentru simplificare nu se vor amesteca rampele cu pantele.

Nu vor intra in simplificare rampa si panta caracteristica si nici primul si ultimul element de profil care reprezinta statia.

Declivitatea echivalenta:

Curba introduce la randul ei o declivitate

Declivitatea echivalenta data de curba:     

Rezistenta specifica a curbei:

Curbele au intotdeauna efec de rampa

Declivitatea totala: (+ pentru rampa si - pentru panta)

In aceasta relatie , rezistenta fictiva datorata curbelor ic are intotdeauna semnul + , iar rezistnta echivalenta datorata declivitatilor are semnul + sau - , dupa cum acesta reprezinta o rampa sau o panta.

Fiecare element de profil care intra in simplificare trebuie sa satisfaca relatia:

, unde li reprezinta lungimea elementului considerat.

Daca un element de profil nu vrifica conditia de mai sus, acesta se va extrage din simplificare si se va introduce in alta simplificare.

Pentru usurarea calculelor se recomanda conducerea lor pe baza unui table de forma: Tabel Nr2

Simplificarea II:

Simplificarea IV:

Simplificarea V:

Simplificarea VI:

Simplificarea VIII:

Simplificarea X:

CAP 3. Sa se stabileasca posibilitatile de remorcare ale locomotivei, trenurile avand tipul de compunere precizat in tema, ti sa se reprezinte graphic sub forma functiei Mv(v)ic=ct in care Mv este masa (tonaju) trenului remorcat , in tone (t) ; v - viteza de circulatie, in km/h , iar ic - rezistenta caracteristica a liniei, exprimata in N/kN, rezistenta care are valorile :4, 10, 16, 22, si 28

Calculul tonajului remorcat

Calculul tonajului remorcat se face pe rampa caracteristica pentru regimul uniorar al locomotivei. Din caracteristica de tractiune a locomotivei 060 -EA rezulta:

Foh=287 kN - forta de tractiune corespunzatoare reginului uniorar

Vh =60,6 km/h -viteya de circulatie corespunzitoare regimului uniorar

In relatiile ce urmeaza se vor folosi notatiile :

RT - rezistenta totala la inaintare a trenului

RL - rezistenta totala la inaintare a locomotivei

RV - rezistenta totala la inaintare a vagaonelor remorcate

RLo - rezistenta la inaintare a locomotivei in aliniament si in palier

RLi - rezistenta la inaintare a locomotivei datorita declivitatilor

RVg - rezistenta la inaintare a vagoanelor goale

RVi - rezistenta la inaintare a vagoanelor incarcate

mL - masa locomotivei

mV - tonajul remorcat

mVg - masa vagoanelor goale

mVi - masa vagoanelor incarcate

(RVg +RVi o - rezistenta la mers a vagoanelor in aliniament si palier

(RVg +RVi i - rezistenta la mers a vagoanelor datorita declivitatilor

rv - rezistenta specifica la inaintare

ic - rampa caracteristica

άi=0.55+0,5Ni/Nt=0.55+(0.5*6/16)=0,73

άg=0.45-0,5Ni/Nt=0.45-(0.5*6/16)=0,27

Foh = RT = 287 kN = 287000 N

RT = RL + RV

RL = RLo + RLi = 23176,125 + 5450,067 = 28626,192 N

   Pentru mersul in aliniament si palier relatiile de calcul pentru rezistentele specifice la inaintare vor fi :

vagaoane incarcate , in compunere amestecata pe 2 osii si pe 4 osii:

vagaoane goale , in compunere amestecata pe 2 osii si pe 4 osii:

Cu relatiile astfel stabilite se poate determina tonajul remorcat astfel:

Foh = RT = + + = 287 kN

Sarcina pe osie :

1.     vagoane goale :

pe 2 osii :

pe 4 osii :

2.     vagoane incarcate :

pe 2 osii :

pe 4 osii :

Stabilirea numarului de vagoane

Stabilirea numarului de osii pentru vagoane goale (2 + 4 osii):

Stabilirea numarului de osii pentru vagoane incarcate (2 + 4 osii):

Numarul de osii astfel obtinut se rotunjeste la un numar par.

Trenul va avea in compunere cel putin 2 vagoane pe 2 osii si cel putin 2 vagoane pe 2 osii incarcate.

Dupa stabilirea numarului de vagoane , ce intra in compunerea trenului , se va recalcula tonajul remorcat, urmarindu-se respecatrea conditiei

Daca aceasta conditie este indeplinita se va reface compunerea trenului.De asemenea se vor recalcula procentele de .

Stabilirea lungimii trenului (lt)=(nr.de vagoane pe 2 osii * lungimea vagonului pe 2 osii )+(nr. De vagoane pe 2 osii * lungimea vagonului pe 4 osii)

2* 2 osii = 2 *11t = 22 t 3* 2 osii = 3 *41t = 123 t

13 * 4 osii = 13 * 22 t = 286 t 18 * 4 osii = 18 * 82 t = 1476 t

308t                                                                        1599 t

Total : 1599+308= 1907 t

Trasarea performantelor locomotivei

Se va reprezenta grafic functia in care este (tonajul) trenului remorcat in t ;

V - viteza de circulatie , in km/h , iar -rezistenta caracteristica a liniei, exprimata in N/kN, rezistenta care are valorile date prin tema : - 4, 10, 16, 22 ,28.

Tonajul se determine cu ajutorul relatiei:

Verificarea tonajului remorcat pe sectia data

Tonajul remorcat este dat de :

Unde :

1. - tonajul determinat de rampa caracteristica(etapa anterioara)

2. -tonajul admis la demarare

se calculeaza pentru V = 5 km/h cu relatiile:

pentru o locomotiva 060-EA(la 5km/h)

- forta de tractiune a locomotivei in momentul demararii trenului

- rezistenta specifica la demarare

= 0(pentru primul element de profil)

3. - tonajul determinant de lungimea utila a statiilor

Lungimea trenului trebuie sa verifice relatia:

- lungimea trenului ;

Unde:

- numarul de vagoane

- lungimea unui vagon

- lungimea utila a unei statii; = 900 m (lungimea primului element de profil)

- lungimea locomotivei ; = 20m;

- masa medie pe metru liniara convoilui de vagoane ( - tonajul determinat in etapa anterioara)

4. - tonajul limitat de felul trenului , felul franeie si panta caracteristica

- numarul maxim admis de osii

- sarcina medie pe osie de tren [t/osie]

5. - tonajul determinat de rezistenta aparatului de tractiune

- forta de tractiune de tip intarit

(determinat la etapa anterioara pentru V = 60,6 km/h - recalculate pentru valorile lui stabilite pentru tonajul remorcabil determinat)

- 12,75 (rampa caracteristica a profilului)

Tonajul rezulta din compararea tuturor rezultatelor si alegerea valorii minime.

Determinarea si reprezentarea grafica a fortelor specifice care

actioneaza asupra trenului

In exploatare se pot intalni frecvent 3 situatii:

1.     circulatia in regin de tractiune ;

2.     circulatia in regin fara ractiune ;

3.     circulatia in regin de franare ;

1. Pentru circulatia in regim de tractiune

Pentru simplificarea calculelor se va utiliza un tabel de forma:

2.Pentru circulatia in regim fara tractiune

La circulatia trenului in regim fara tractiune , adica folosindu-se numai energia cinetica a acestuia , asupra trenului actioneaza numai fortele de rezistente , reprezentaet prin rezultanta lor .

3.     Pentru circulatia in regim cu franare

Atunci cand trenul este franat , asupra lui actioneza rezultanta forselor rezistente corespuntzataoare regimului de mers fara tractiune si forta de franare.

β = 0,5 - pentru regim obisnuit de franare

coefficient de calitate determinat experimental

coefficient de frecare dintre sabot si bandaj

b - procentul masei franate ; se ia din Instrctia de franare si remorcare in functie de panta caractersitica (vezi tabelulul 4).

Calculul vitezelor de echilibru si a vitezelor limita

Acest calcul se efectueaza pentru elementele profilului simplificat final ( inclusive cu influenta curbelor).

Vitezele de circulatie pentru rampe sau pante se calculeaza astfel:

- viteza de echilibru ;

Viteza de echilibru se obtine din reprezentarea grafica a fortelor specifice de acceleratie si deceleratie , ducand o paralela la axa V.

Pentru pante por rezulta doua viteze de echilibru.In acest cay se va considera viteza de echilibru cea mai mare.

- viteza limita

- numai pentru pante ;

Pentru elementele cu curbe vor rezulta o viteza de circulatie pana la intrarea in curba si cu o viteza decirculatie de la intrarea in curba pana la urmatorul element.

Rampe fara curbe

Pante fara curbe

Rampe + curbe

Pante + curbe

In cazul in care pe un element exista mai multe curbe , viteza limita va fi egala cu minimul vitezelor limita impuse de circulatia pe curbele respective.

data de admis de circulatia in curba

data de admis de circulatia in curba

R-rampa / P - panta

Pe reprezentarea grafica lungimea curbei + lungimea trenului trebuie sa cada pe granita elementului urmator.( =20m)

Calculele se vor calcula intr-un tabel de forma:

Calculul timpilor de mers si a spatiilor parcurse cu ajutorul formulelor rezultate din integrarea analitica aproximativa a ecuatiei de miscare

Pentru regimul de circulatie cu tractiune :

Pentru regimul de circulatie fara tractiune :

Pentru regimul de circulatie cu franare :