147617 (Сравнение основных показателей тепловозной и электрической тяги), страница 2

Равновесной скоростью называют скорость установившегося равномерного движения на уклоне известной крутизны (например, на расчетном подъеме) продольного профиля пути.

Скорость равномерного движения поезда v^, на уклоне крутизной ip находят решением уравнения движения поезда из условия равновесия силы тяги локомотива F_K и общего полного сопротивления движения поезда W_K. Таким образом можно записать

F_K=W_K. (9)

При выполнении курсовой работы предлагается использовать графический метод определения равновесных скоростей для различных видов тяги.

Определение средней (равновесной) скорости движения по участку графическим методом сводится к определению точек пересечения тяговой характеристики F_K=f(v) заданной серии локомотива и кривой общего полного сопротивления движению поезда W_K=^v), ведомого этим локомотивом.

В результате получаем для тепловоза 2М62 v_cp=44 км/ч

для электровоза 2ВЛ11 v_cp=98 км/ч

2.2 Определение времени хода поезда по участку

Время хода поезда по участку во главе с локомотивом данного типа можно определить по следующей формуле :

(10)

где S - длина участка обращения локомотивов, км S=450;

Vcpi- средняя (равновесная) скорость движения поезда во главе с локомотивом i-ro типа, км/ч.: v_ср2ВЛ11=98 ; v_ср2М62=44 ;

Для тепловоза 2М62 :

Для электровоза 2ВЛ11 :

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАСАТЕЛЬНОЙ МОЩНОСТИ ЛОКОМОТИВОВ

Касательной мощностью локомотива называют мощность, развиваемую на его ведущих колесах и используемую для движения поезда.

Касательную мощность (на ободе колес) локомотива целесообразно определять по параметрам тяговой характеристики тепловоза или электровоза.

Так, касательная мощность тепловоза N_K может быть определена из следующего выражения, кВт

(11)

Где v_i-текущее значение скорости, км/ч; F_ki-текущее значение касательной силы тяги, Н; определяется по тяговой характеристике F_K=f(v) локомотива с учетом числа секций. Касательная мощность электровоза Р_к, кВт

(12)

Расчеты касательной мощности N_K=fl[v) и P_K=f(v) локомотивов нужно провести раздельно по видам тяги: для тепловоза по формуле (11), для электровоза - по (12) с учетом числа секций.

Результаты расчетов характеристик N_K=fl[v) и P_K=f(v) целесообразно оформить в табличной форме, аналогичной табл. 2

Таблица 2

По данным таблицы 2 необходимо в произвольном масштабе построить графические зависимости: -для тепловоза и P_K=f(v) -для электровоза.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ЭНЕРГОРЕСУРСОВ

РАЗЛИЧНЫМИ ВИДАМИ ТЯГИ

4.1. Определение расхода топлива тепловозом на тягу поездов

Расход топлива тепловозом можно определить двумя способами: по данным ПТР[1] и выполненной тепловозом механической работы:

а) определение расхода топлива тепловозом Е по данным ПТР можно выполнить по следующей зависимости, кг

(13)

где G_мин- минутный расход топлива одной секцией тепловоза, кг/мин; определяется следующим образом: нужно по данным ПТР [1] построить в масштабе кривую G_мин=f(v) для максимальной позиции рукоятки контроллера машиниста, затем по кривой G_мин =f(v) для скорости v_cp определить величину G_MHH;

n_c - число секций тепловоза; n_c=2 : t_T- время хода поезда во главе с тепловозом, мин.t_T=613мин

б)определение расхода топлива тепловозом Е_мех по выполненной механической работе, кг

(14)

где -значение силы тяги при движении тепловоза со средней (равновесной) скоростью движения v_cpi H; определяется по тяговой

характеристике тепловоза F_K=f(v).

S - длина эксплуатационного участка, км (из задания); S=450 км

- средний кпд. тепловозной тяги; можно принять 0,3-0,32;

- удельная теплота сгорания дизельного топлива, кДж/кг;

можно принять =42700 кДж/кг.

4.2 Определение расхода электроэнергии электровозом постоянного тока

Расход электроэнергии электровозом определяется двумя способами:

а) Расчет расхода электроэнергии электровозом постоянного тока по данным ПТР можно выполнить по следующей зависимости, кВт·ч

(15)

где U_кс-напряжение в контактной сети постоянного тока, В; можно принять U_KC=3000B;

t_э- время хода поезда во главе с электровозом, мин; t_э=275мин

I_эср- среднее значение силы тока электровоза, А; определяется следующим образом: нужно по данным ПТР построить в масштабе кривую , затем по кривой ,для скорости v_cp определить величину I_эср. I_эср=1300А

б) Определение расхода электроэнергии электровозом по выполненной

механической работе, кВт·ч:

(16)

где - значение силы тяги при движении электровоза постоянного тока со средней (равновесной) скоростью движения v_ср , H; определяется по тяговой характеристике электровоза F_K=f(v); =200000 Н

v_ср- средняя (равновесная) скорость движения электровоза, v_ср=98 км/ч;

t_э - время хода поезда во главе с электровозом постоянного тока,t_э=275 мин;

- средний к.п.д. электрической тяги; можно принять 0,24.

5. СРАВНЕНИЕ ТЕПЛОВОЗНОЙ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТЯГИ

5.1. Сравнение видов тяги по расходу энергоресурсов

5.1.1. Определение стоимости перевозок при различных видах тяги:

а) стоимость перевозок при тепловозной тяге, руб

C_m=c_m·E_cp (17)

где с_т -цена одного килограмма дизельного топлива, руб; по данным ОАО «РЖД» отпускная цена дизельного топлива в среднем по сети железных дорог на 1 ноября 2004 года составила 7592 рубля за 1 тонну дизельного топлива;

Е_ср- средний расход топлива тепловозом, кг

(18)

б)стоимость перевозок при электрической тяге, руб

(19)

где с_э - средняя цена одного киловатт -часа электроэнергии, руб./ кВт·ч; по данным ОАО «РЖД» тариф на электроэнергию в среднем по сети железных дорог на 1 ноября 2004 года составил 0.853 руб./ кВт·ч

A_СР - средний расход электроэнергии электровозами, кВт·ч

(20)

Оценку эффективности тепловозной и электрической тяги по расходу энергоресурсов можно выполнить по следующей формуле

(21)

5.2. Сравнение локомотивов по тяговым характеристикам

Сравнение тепловоза и электровоза заданных серий целесообразно произвести по безразмерным величинам касательной силы F_K и скорости движения V .

Относительная касательная сила тяги F_K локомотива определяется по следующему выражению

(22)

где - текущее значение касательной силы тяги локомотива, Н; определяется по его тяговой характеристике F_K=f(v) для текущих значений скорости.

- значение касательной силы тяги локомотива при конструкционной скорости, Н; определяется по его тяговой характеристике F_K=f(v) .

Относительная скорость движения локомотива определяется по формуле

(23)

где v_i текущее значение скорости, км/ч; при расчетах можно принять шаг изменения скорости ∆v=10 км/ч; в расчеты желательно включить скорости: порогового режима v*, расчетную для тепловозов и длительного режима для электровозов;

v_k- конструкционная скорость движения локомотива, км/ч. Результаты расчетов относительных параметров движения

локомотивов F_K и V целесообразно свести в таблицу, аналогичную таблице 2.

Таблица 3

По данным таблицы 3 нужно построить совмещенный график F_K=f(v) для тепловоза и электровоза и произвести качественное сравнение двух локомотивов по тяговым характеристикам.