Расчет и построение диаграмм действующих сил

Для графического решения уравнения движения поезда надо иметь графическое представление действующих сил r(v), действующих на поезд.

Графическое представление r(v) называют диаграммами действующих сил. Диаграммы действующих сил рассчитывают и строят для площадки (i = 0) отдельно для каждого режима движения поезда: режима тяги; режима холостого хода и режима торможения.

Удельные ускоряющие силы в режиме тяги, Н/кН, рассчитываются по формуле

(20)

Удельные замедляющиесилы в режиме холостого хода, Н/кН, определяются по формуле

(21)

гдеw_х – основное удельное сопротивление движению электровозов и тепловозов на холостом ходу, кгс/т, находится по формуле

w_х = 2,4 + 0,011v + 0,00035v². (22)

Удельные замедляющие силы в режиме торможения определяются по формуле

r(v) = –(w_ох + ab_Т), (23)

где a = 1 для экстренного; a = 0,8 для полного служебного
и a = 0,5 для служебного торможений; b_Т – удельная тормозная сила поезда от действия тормозных колодок, Н/кН.

Удельная тормозная сила поезда рассчитывается по формуле

b_Т = 1000 j_кр J_р, (24)

где j_кр– коэффициент трения колодок о колесо; J_р – расчетный тормозной коэффициент поезда. Расчетный коэффициент трения при чугунных колодках определяется по формуле

j_кр = 0,27 (v + 100) / (5v + 100), (25)

а при композиционных колодках он равен

j_кр = 0,36 (v + 150) / (2v + 150). (26)

Для поездов узкой колеи и поездов о. Сахалина коэффициент трения определяется по формуле

j_кр = 6,5 / (v + 25). (27)

Расчетный тормозной коэффициент определяется по формуле

J_р = s n К_р/ g(m_c + m_л), (28)

где s – доля тормозных осей в составе; n– число осей в составе; К_р – расчетная сила нажатия тормозных колодок на ось, кН.

Масса локомотива m_ли его тормозные средства включаются в расчет только при наличии на участке спусков круче 20 ‰.

Расчетные нажатия колодок для различных типов подвижного состава при различных режимах приведены в табл. 1.

Расчетный тормозной коэффициент характеризует степень обеспечения поезда тормозными средствами. Чем больше J_р,тем больший тормозной эффект создадут тормозные силы, тем быстрее можно остановить поезд. Для обеспечения безопасности движения поездов наименьшее значение расчетного тормозного коэффициента устанавливает ОАО «РЖД». Для грузовых составов и рефрижераторных поездов при движении со скоростями до
90 км/ч наименьшее значение коэффициента установлено 0,33. Для порожних грузовых вагонов со скоростью движения до
100 км/ч –0,58. Для пассажирского поезда наименьшее значение коэффициента установлено: для скоростей до 120 км/ч – 0,6; до 140 км/ч – 0,78; до 160 км/ч – 0,8.

Таблица 1

Расчетные силы нажатия тормозных колодок

Тип подвижного состава	Расчетная сила нажатия Кр, кН (тс), на режимах
гружёном	среднем	порожнем
Грузовые вагоны, оборудованные чугунными колодками	69 (7,0)	49 (5,0)	34 (3,5)
Грузовые вагоны, оборудованные композиционными колодками	41 (4,25)	29,5 (3,0)	17 (1,75)
Пассажирские вагоны, оборудованные чугунными колодками	98 (10,0)	–	–
Пассажирские вагоны, оборудованные композиционными колодками	44 (4,5)	–	–
Электровозы ВЛ80 всех индексов, ВЛ10, ВЛ11, ВЛ15, ВЛ85, Э5К, 2ЭС5К, 3ЭС5К	137 (14,0)	–	59 (6,0)
ЭП1, ЭП10, 2ЭС4К	108 (11,0)	–	49 (5,0)
Тепловозы 2М62, ТЭМ2, ТЭМ18	98 (10,0)	–	49 (5,0)
ТЭ10 всех индексов, 2ТЭ116, 2ТЭ25К, 2ТЭ25А, ТЭП70, 2ТЭ116УП	118 (12,0)	–	49 (5,0)
ТГ16, о. Сахалин	59 (6,0)	–	29,5 (3,0)
Грузовые вагоны о. Сахалин	54 (5,5)	39 (4,0)	24,5 (2,5)
Пассажирские вагоны, о. Сахалин	59 (6,0)	–	–

Задача.Рассчитать удельные ускоряющие и замедляющие силы по следующим данным (табл. 2).

Таблица 2

Таблица с данными

Вариант	Тип подвижного состава	Состав вагона	Масса состава	Тормозные колодки	Тормозных осей в составе
	Локомотив 2ТЭ10			Чугунные	0,98
	Тепловоз 2М62			Композиционными колодками	0,94
	Тепловоз ТЭМ2			Чугунные	0,86
	Тепловоз ТЭМ18			Композиционными колодками	0,98
	Электровоз ВЛ80			Чугунные	0,88
	Электровоз Э5К			Композиционными колодками	0,90
	Электровоз 2ЭС4К			Чугунные	0,97
	Электровоз ВЛ15			Композиционными колодками	0,87
	Электровоз 2ЭС5К			Чугунные	0,83
	поезд о. Сахалина			Композиционными колодками	0,94

Результаты расчета удельных ускоряющих и замедляющих сил занесите в табл. 3.

Таблица 3

Таблица с данными

Тяговая характеристика	Тяга	Выбег	bТ,Н/кН	Торможение
v,км/ч	Fк,H	fк – wо, Н/кН	wох, Н/кН	экстренное	служебное
(J = 1)	(J = 0,5)

Диаграммы действующих сил вычерчиваются по данным табл. 3 на отдельном листе миллиметровой бумаги (листе графического редактора).

4.2. Порядок и примеры проведения расчетов