Traukos teorija

11. Pagrindinė traukinio judėjimo varža Pagrindinė varža - tai jėgų visuma, kurios atsiranda, traukiniui judant bėgiais. Jos pridėtos prie ratlankių priešingai judėjimo krypčiai. Pagal dydį ši varža lygi judėjimo varžai, kai judama tolygiai (be pagreičio) tiesiu horizontaliu keliu. Pagrindinė lokomotyvo lyginamoji judėjimo varža: čia P - lokomotyvo masė, t. Pagrindinė sąstato (vagonų) lyginamoji varža: čia Q - sąstato masė, t. Bendra traukinio judėjimo pagrindinė varža;Wo=Wo'+W0". Bendra traukinio judėjimo lyginamoji pagrindinė varža: Pagrindinė varža susidaro iš šių elementų : 1. Trintis ašidėžių guoliuose Varžą ašidėžių guoliuose Wg galime nustatyti perskaičiavimo (redukavimo) metodu. Trinties jėga( ϕ tr-qa), veikianti į ašių kakliukų paviršių skersmenyje d, perskaičiuojama rato skersmenim Dr: čia ϕ - aširačio kakliukų apkrova, T; tr- trinties koeficientas. Dydžiai ϕ ir —priklauso nuo ašidėžės mazgų konstrukcijos ir būklės, judėjimo greičio, tepalo ašidėžėse kiekio ir klampumo, aplinkos oro temperatūros, besitrinančių paviršių medžiagos ir jų apdirbimo būdo. Pagal atliktus tyrimus nustatyta, jog slydimo guoliuose ši varža gali būti apskaičiuojama pagal empirinę formulę , o riedėjimo guoliuose % Iki 25% visos lokomotyvo galios panaudojama trinčiai ašidėžių guoliuose nugalėti 2. Ratų trintis riedant bėgiais Ši trintis atsiranda, kadangi ratas vertikaliosios apkrovos qa įspaudžiamas j bėgį. Veikiamas traukos jėgos Ftr , perduodamos nuo ašidėžės lokomotyvui, ratas rieda ir "stumia" prieš save tamprią deformuotų bėgių metalo bangą. Taip atsiranda nesimetrinis apkrovos išsidėstymas spaudimo plokštumoje AC ir reakcijos jėgos Ftr pridėjimo taškas pasislenka į priekį dydžiu m, kurį vadina pasipriešinimo riedėjimui momento pečiu arba tiesiog riedėjimo varžos koeficientu. Riedėjimo varža lygi: Wr = mq/R.. Kadangi bėgis "banguoja", vyksta tamprusis slydimas (tamprioji histerezė). Tampriojo slydimo trintį lydi riedėjimo trintis, o jų visuma ir sudaro ratų riedėjimo bėgiais varžą. Jos dydis wr= 0,3-0,4 kG/t laikomas nepriklausomu nuo judėjimo greičio. Riedėjimo varža mažinama, didinant bėgių ir ratų (ratlankių) kietumą, didinant bėgių masę ir pabėgių skaičių l km kelio, panaudojant skaldos balastą ir betoninius pabėgius. 3. Ratų slydimo per bėgius trinties varža Ši varža atsiranda riedėjimo procese, ratams praslystant bėgiais dėl ratlankių kūgiškumo, dėl vežimėlių vingiavimo ir aširačių perkrypimo bėgiuose, kai skiriasi vienos ašies ratų riedėjimo spinduliai (kelio kreivėse arba nevienodai nudilus ratlankiams). Vyksta išilginis ir skersinis ratų slydimas. Trintis taip pat atsiranda rato antbriauniui "lipant" ant bėgių galvutės. Ratų slydimo varža wsl=0,35 kG/t. 4. Geležinkelio viršutinės konstrukcijos energijos sklaidos varža. Ši varža atsiranda dėl kinetinės energijos nuostolių smūgiuojant ratams į bėgių sandūras ir nelygumus, o taip pat dėl viršutinės kelio konstrukcijos deformacijos ir trinties darbo, veikiant judančiam sąstatui. Varžų dydis bėgių sandūrose nustatomas empirinėmis formulėmis: wsan„=35*10-6-v, kai l b=12,50 m ir wsa„ = 12*10-6-v, kai l b =25 m; čia v - judėjimo greitis, km/h. Judant traukiniui, vyksta bėgių įlinkis, tampri histerezė ir vidinė medžiagų trintis. Atsiranda energijos sąnaudos, kurias galima laikyti kaip sąlyginį darbą Wd, vadinamą energijos sklaidos (disipacijos) varža geležinkelio viršutinėje konstrukcijoje. Varžos dydis priklauso nuo ašinės apkrovos qa ir pabėgių skaičiaus 1 km kelio, bėgių kietumo ir tamprumo. Vidutiniškai lyginamoji varža Wd=36*-10~4-qa. Suminė varža Wsan+Wd sudaro 3-17% visos pagrindinės traukinio judėjimo varžos. 5. Judamojo sąstato energijos sklaidos varža Ši varža atsiranda dėl pakabintos masės svyravimų kelio nelygumuose, dėl netolygaus bėgių tamprumo, nuo smūgių sandūrose. Kintamo ženklo dinaminės jėgos sukelia kinetinės energijos nuostolius dėl vagonų daužymosi ("tampymosi") automatinėse sankabose. Lokomotyvo sukurtos energijos dalis išsisklaido erdvėje. Ši energijos dalis sąlyginai prilyginama jėgai, kuri vadinama judamojo sąstato energijos sklaidos varža. Jos dydis sudaro apie 10% pagrindinės varžos krovininiuose traukiniuose ir 25% keleivinių vagonų sąstatuose. Maksimali jos reikšmė būna judant 20-40 km/h greičiu. 6. Oro aplinkos (aerodinaminė) varža Oro aplinkos varžą sudaro : • priešpriešinis pasipriešinimas; • galinio išretinimas prie galinės paskutinio vagono sienelės; • paviršinė trintis (sūkuriavimas); • oro trintis ertmėse tarp vagonų. Visa aerodinaminė varža: čia Cx - kėbulo aptakumo koeficientas; ρ - oro tankis, kg/m'; v - judėjimo greitis, m/s; F - midelis, m2. Prekinių traukinių oro varžos Woro lyginamoji dalis pagrindinėje judėjimo varžoje W0 sudaro: 4% (kai v=20km/h), 45% (kai v=100 km/h) ir 70% (kai v=180 km/h). Traukinio judėjimo oro varža proporcinga greičio kvadratui. Įsibėgėjant prekiniam traukiniui nuo 20 iki l00 km/h, oro varžą sudarančios dalys kinta taip: • priešpriešinis pasipriešinimas 55 → 80%; • paviršinės trinties varža 44 → 11%; • oro trintis ertmėse tarp vagonų 1 → 9%. 7. Traukos riedmenų lyginamoji judėjimo varža tuščia eiga: lie­čia Wtr- judėjimo varža dėl trinties travikos pavaroje, kG/t 15.traukinio judėjimo lygtis ir jos sprendimo būdai 1. Fizikinis traukinio judėjimo modelis Nustačius traukinį veikiančias ir jo elgseną lemiančias išorines jėgas, galima pradėti tyrinėti jo judėjimo fizikinį modelį. Sąlyginai nustatyta, jog: • traukinys yra nekintanti mechaninė sistema su 1 laisvės laipsniu; • traukinys turi tik tiesiaeigį valdomą judėjimą; • traukinį veikia tik trys išorinės jėgos: traukos Ffr , judėjimo varžos Wj ir stabdymo jėgos Bst. Šių jėgų kryptis visada sutampa su valdomo judėjimo kryptimi arba yra jai priešinga. • pagal superpozicijos principą judesys nuo skirtingų jėgų poveikio yra lygus judesių svirnai nuo kiekvienos atskirai; • traukinio elgseną visiškai apibrėžia jo masės centro judėjimas; • valdomos jėgos Ftr ir Bst priklauso tiktai nuo judėjimo greičio v ir nepriklauso nuo laiko t, kadangi traukai skaičiuoti naudojamos statinės charakteristikos; • judėjimo varžos Wj priklauso nuo greičio ir traukinio linijinių koordinačių, kadangi papildomos varžos nustatomos kelio profiliu. • greitis ir valdomos jėgos turi apribojimus dėl jėgainės sukuriamos energijos, taip pat dėl eismo saugumo, judėjimo stabilumo ir lokomotyvo darbo patikimumo. Pagal superpozicijos principą traukinio judesys nuo atstojamosios jėgos yra lygus judesių nuo jos dedamųjų jėgų sumai. Toks galutinis traukinio judėjimo fizikinis modelis priimtas riedmenų traukos teorijoje. 2. Matematinis traukinio judėjimo modelis Fizikinį mechaninės sistemos modelį vienareikšmiškai turi atitikti lygčių sistema, aprašanti jo elgseną. Ši lygčių sistema laikoma matematiniu modeliu. Iš teorinės mechanikos kurso yra žinoma, jog mechaninės sistemos būklė visiškai nustatoma pateiktų sistemos koordinačių ir judėjimo greičio nagrinėjamu laiko momentu. Sistemos būseną nusako jos parametrų kitimas laiko atžvilgiu, o tai aprašoma diferencialine lygtimi (pvz.: mechaniniai svyravimai, šilumos mainai). Taikyti bendrąsias dinamikos teoremas traukinio judėjimui negalima, nes jį veikia kintančios jėgos. Jėgos, pasireiškiančios traukinio judėjimo procese, veikia kinetines judėjimo charakteristikas ir nuo jų priklauso. Traukinio, turinčio tiktai vieną laisvės laipsnį, matematiniam modeliui sudaryti pakanka vienos diferencialinės lygties. Jai užrašyti pasinaudojama teorema apie mechaninės sistemos kinetinės energijos pokytį: Sistemos kinetinės energijos pokytis esant tam tikriems poslinkiams lygus išorinių ir vidinių jėgų darbui tame poslinkyje. Traukinio judėjimo matematiniu modeliu įvertinsime tiktai išorinių jėgų i% Wj ir Bst darbą, kadangi uždarųjų mechaninių sistemų vidinių jėgų darbas lygus 0. Vidinių jėgų - lokomotyvo ir sąstato svorių - įtaka pasireiškia skaičiuojant traukos bei stabdymo jėgas pagal sukibimą ir traukinio kinetinę energiją. Traukos režime tolygiai veikianti greitinanti jėgaiy yra lygi: Kintančių jėgų elementarus darbas: Pagal teoremą šis darbas prilyginamas kinetinės energijos prieaugiui Įvertinus, jog mechaninės sistemos kinetinė energija lygi visos traukinio judančios masės kinetinės energijos ir besisukančių masių (aširačių, traukos variklių inkarų, pavaros velenų ir krumpliaračių) kinetinės energijos sumai: čia ω - momentinis kampinis greitis, ; m - traukinio masė; / - besisukančio kūno poliarinis inercijos momentas. čia m ω - besisukančio kūno masė; R - inercijos spindulys. Kampinis sukimosi greitis lygus: Tuomet galima užrašyti: Traukinio kinetinė energija: Besisvikančios masės mϖ išreiškiamos kaip visos traukinio masės dalis: Tuomet Pritaikant šią išraišką formulei: Tuomet Pasižymima: Lyginamoji greitinanti traukos jėga: čia m - traukinio masė, t m=P+Q; čia P,Q - lokomotyvo ir sąstato(vagonų) masė. Gaunama galutinė diferencialinė traukinio judėjimo lygtis: Ši lygtis išreiškia priklausomybę, egzistuojančią kiekvienu traukinio judėjimo momentu tarp tolygiai veikiančios greitinančios traukos jėgos, masės ir pagreičio, įvertinant besisukančių masių inerciją. Ji nustato traukinio, kaip mechaninės sistemos, būseną skirtingais laiko momentais. Norint suskaičiuoti fizikinę ξ dydžio prasmę, reikia greitinančią jėgą ftr-Wj prilyginti lkG/t. Tuomet Taigi ξ yra traukinio pagreitis, įvertinantis besisukančių masių inerciją, kai vieną traukinio masės toną veikia lkG (9,81N) traukos jėga. Kiekvieno traukinio dydį ξ galime nustatyti pagal Traukos skaičiavimuose vidutinė dydžio reikšmė visiems traukiniams | =120 km/h2 (0,00926 m/s2). 18. Skaitinis- matematinis traukinio judėjimo modelis Fizikinį mechaninės sistemos modelį vienareikšmiškai turi atitikti lygčių sistema, aprašanti jo elgseną. Ši lygčių sistema laikoma matematiniu modeliu. Iš teorinės mechanikos kurso yra žinoma, jog mechaninės sistemos būklė visiškai nustatoma pateiktų sistemos koordinačių ir judėjimo greičio nagrinėjamu laiko momentu. Sistemos būseną nusako jos parametrų kitimas laiko atžvilgiu, o tai aprašoma diferencialine lygtimi (pvz.: mechaniniai svyravimai, šilumos mainai). Taikyti bendrąsias dinamikos teoremas traukinio judėjimui negalima, nes jį veikia kintančios jėgos. Jėgos, pasireiškiančios traukinio judėjimo procese, veikia kinetines judėjimo charakteristikas ir nuo jų priklauso. Traukinio, turinčio tiktai vieną laisvės laipsnį, matematiniam modeliui sudaryti pakanka vienos diferencialinės lygties. Jai užrašyti pasinaudojama teorema apie mechaninės sistemos kinetinės energijos pokytį: Sistemos kinetinės energijos pokytis esant tam tikriems poslinkiams lygus išorinių ir vidinių jėgų darbui tame poslinkyje. Traukinio judėjimo matematiniu modeliu įvertinsime tiktai išorinių jėgų i% Wj ir Bst darbą, kadangi uždarųjų mechaninių sistemų vidinių jėgų darbas lygus 0. Vidinių jėgų - lokomotyvo ir sąstato svorių - įtaka pasireiškia skaičiuojant traukos bei stabdymo jėgas pagal sukibimą ir traukinio kinetinę energiją. Traukos režime tolygiai veikianti greitinanti jėgaiy yra lygi: Kintančių jėgų elementarus darbas: Pagal teoremą šis darbas prilyginamas kinetinės energijos prieaugiui Įvertinus, jog mechaninės sistemos kinetinė energija lygi visos traukinio judančios masės kinetinės energijos ir besisukančių masių (aširačių, traukos variklių inkarų, pavaros velenų ir krumpliaračių) kinetinės energijos sumai: čia ω - momentinis kampinis greitis, ; m - traukinio masė; / - besisukančio kūno poliarinis inercijos momentas. čia m ω - besisukančio kūno masė; R - inercijos spindulys. Kampinis sukimosi greitis lygus: Tuomet galima užrašyti: Traukinio kinetinė energija: Besisvikančios masės mϖ išreiškiamos kaip visos traukinio masės dalis: Tuomet Pritaikant šią išraišką formulei: Tuomet Pasižymima: Lyginamoji greitinanti traukos jėga: čia m - traukinio masė, t m=P+Q; čia P,Q - lokomotyvo ir sąstato(vagonų) masė. Gaunama galutinė diferencialinė traukinio judėjimo lygtis: Ši lygtis išreiškia priklausomybę, egzistuojančią kiekvienu traukinio judėjimo momentu tarp tolygiai veikiančios greitinančios traukos jėgos, masės ir pagreičio, įvertinant besisukančių masių inerciją. Ji nustato traukinio, kaip mechaninės sistemos, būseną skirtingais laiko momentais. Norint suskaičiuoti fizikinę ξ dydžio prasmę, reikia greitinančią jėgą ftr-Wj prilyginti lkG/t. Tuomet Taigi ξ yra traukinio pagreitis, įvertinantis besisukančių masių inerciją, kai vieną traukinio masės toną veikia lkG (9,81N) traukos jėga. Kiekvieno traukinio dydį ξ galime nustatyti pagal Traukos skaičiavimuose vidutinė dydžio reikšmė visiems traukiniams | =120 km/h2 (0,00926 m/s2). 21. Kelio profilio redukavimas Kelio profilį redukuoja judėjimo greičio ir laiko skaičiavimo darbo imlumui sumažinti. Kelio redukavimas - tai kelių gretimų, panašių pagal nuolydį tikrojo profilio elementų pakeitimas vienu fiktyvaus nuolydžio ruožu, kurio ilgis lygus suredukuotų elementų sumai. Redukavimas pagrįstas prielaida, jog varžų mechaninis darbas tikrajame ir redukuotame kelio profiliuose lygus: Iš čia fiktyvus redukuoto ruožo nuolydis bus: Redukavimo paklaidą sudaro pagrindinės varžos w0 nesutapimai tikrajame ir redukuotame kelio profiliuose. Faktiniai greičiai ir jiems atitinkančios pagrindinės varžos kiekviename kelio elemente bus skirtingi. Ši greičio ir pagrindinės varžos redukuotame ruože paklaida bus didesnė, kuo didesnis bus profilio elementų ilgis ir kuo didesnis absoliutus skirtumas tarp tikrų it ir redukuotų nuolydžių i‘t Norint apriboti nuokrypų dydžius, yra nustatytos redukavimo galimumo sąlygos pagal empirinę formulę: Negalima redukuoti skirtingo ženklo nuolydžių, sustojimo punkto elementų, skaičiuojamųjų ir inercinių įkalnių. Kreivių varža redukuotame ruože pakeičiama fiktyvia įkalne pagal jų atliekamų darbų lygybę: Tuomet: čia S/ - redukuoto ruožo ilgis; S^ - kreivės ilgis. Jeigu laikoma, kad (kG/t), tai kelio kreivių redukuotame ruože nuolydis: Visas redukuoto ruožo nuolydis, kuriame yra kelio kreivių: Kelio redukavimo tvarka: 1. Vizualiai grupuojami gretutiniai profilio elementai, kurių nuolydis i skiriasi ne daugiau kaip 2%o, ir nustatome i“t 2. Patikrinamas redukavimo galimumas dėl paklaidos pagal formulę. 3. Nustatomas fiktyvios įkalnės dėl kelio kreivių nuolydis į r" . 4. Apskaičiuojamas bendras redukuoto ruožo nuolydis 24. Traukinio stabdymo būdai. Yra skiriami šie traukinių stabdymo būdai : staigus stabdymas; sustabdymas; paprastasis stabdymas; pristabdymas. Staigus stabdymas - tai traukinio stabdymas, netikėtai iškilus pavojui. Skaičiuojamasis stabdymo koeficientas nustatomas visu dydžiu (100%). Stabdymo kelias nustatomas pagal lemiančios nuokalnės nuolydį, pradinį judėjimo greitį ir traukinio stabdžių konstrukcija . Lemiamoji nuokalnė - tai didžiausio nuolydžio nuokalnė, kurios ilgis lygus arba didesnis nei stabdymo kelias. Į jos nuolydį neįskaitoma kelio kreivių varža. Sustabdymo keliai skaičiuojami stacionarių eismo reguliavimo signalų išdėstymui. Skaičiuojamasis stabdymo koeficientas imamas 0,8. Slėgis stabdžių magistralėje per vieną veiksmą sumažinamas 0,15- 0,17MPa dydžiu. Paprastuoju stabdymu traukinys sustabdomas stotelėse ir sustojimo punktuose pagal tvarkaraštį. Skaičiuojamasis stabdymo koeficientas prekiniams traukiniams nustatomas 0,5, o keleiviniams bei pastovaus formavimo (dyzeliniams ir elektriniams) traukiniams - 0,8. Pristabdymas taikomas parinktam judėjimui greičiui ruože palaikyti (naudojami mechaniniai ir elektriniai stabdžiai, taip pat ir lokomotyvo tiesioginio veikimo stabdžiai), dažniausiai nuokalnėse, kai jų nuolydis didesnis nei 5‰. Sustojimo ir stabdymo kelias Sustojimo kelias Ssu - tai atstumas, kurį traukinys nuvažiuoja nuo mašinisto čiaupo rankenos pasukimo į stabdymo padėtį iki visiško sustojimo. Sustojimo kelią S su sudaro: paruošiamasis kelias Sp ir stabdymo kelias Sst:Paruošiamasis stabdymo kelias - tai atstumas, kurį traukinys nuvažiuoja nuo mašinisto čiaupo rankenos pasukimo į stabdymo padėtį iki stabdžių trinkelių prispaudimo prie trinties paviršiaus visa jėga momento. Laipsninis oro slėgio cilindruose mažėjimo procesas stabdžių paveikimo metu sąlyginai pakeičiamas akimirksniniu slėgio šuoliu iki skaičiuojamos jo reikšmės, bet per tam tikrą paruošiamąjį laiką tp. Paruošiamasis traukinio sustojimo kelias Sp skaičiuojamas: čia vp - traukinio greitis stabdymo pradžioje, km/h; tp - stabdžių paveikimo laikas, s. Stabdžių paveikimo laikas tp nustatomas stabdymo "bangos" plitimo greičiu traukinio stabdžių oro magistralėje ir slėgio mažėjimu stabdžių cilindruose. Stabdžiu paveikimo laikas tp skaičiuojamas pagal empirines formules (A lent.). Stabdant traukinį automatiniais stabdžiais arba avariniu stabdžiu, stabdžių paveikimo laikas tp, apskaičiuotas pagal A lent. pateiktas formules, .padidinamas 12 sekundžių: t′p =tp+12. A lent. Pastaba. Skaičiai 7, 10, 12, 4, 2 - paveikimo laikas sekundėmis, traukinį stabdant horizontaliame kelyje; ir - redukuotas nuokalnės nuolydis su ženklu " - ", o įkalnės su + 29. Kelio profilio charakteristika ir atliekamas mechaninis darbas Traukinio judėjimo ir lokomotyvo darbo režimo sunaudojamos energijos kiekis, priklauso nuo kelio profilio charakteristikų: įkalnių (nuokalnių) nuolydžių i, kelio kreivių spindulių R ir profilio elementų ilgių. Tikslias traukos degalų arba elektros energijos sąnaudas galime apskaičiuoti tik konkrečiam kelio profiliui. Apytikriam profilio sunkumui vertinti yra taikomos virtualių kelio ilgių ir nuolydžių sąvokos. Virtualusis ruožo koeficientas - tai mechaninės energijos sąnaudų, būtinų traukiniui judėti realiu profiliu, santykis su energijos sąnaudomis, judant to paties ilgio tiesiu horizontaliu keliu. Ruožo mechaninio darbo virtualusis koeficientas lygus: Kenksminga nuokalne vadinama tokia, kurios nuolydis (%o) skaitine reikšme didesnis, nei traukinio pagrindinė lyginamoji varža todėl tenka traukinį pristabdyti, norint palaikyti nustatytą greitį. Nekenksmingose nuokalnėse (in

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!