牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力課件

第二章列車運(yùn)行阻力牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力定義及分類定義：列車與外界相互作用產(chǎn)生的與列車運(yùn)行方向相反、阻礙列車運(yùn)行的外力。列車運(yùn)行阻力，按組成方式，可分為機(jī)車運(yùn)行阻力和車輛運(yùn)行阻力。W＝W′+W″列車運(yùn)行阻力，按產(chǎn)生的原因，可分為基本阻力和附加阻力?；咀枇Γ簷C(jī)車、車輛，W0′，W0″，W0

附加阻力：列車，Wi，

Wr，

Ws牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力列車運(yùn)行阻力分類列車運(yùn)行阻力，按作用范圍，可分為總阻力和單位阻力。（1）總阻力：作用在機(jī)車、車輛或列車上全部重量上的阻力。WkN（2）單位阻力：平均到機(jī)車、車輛或列車每kN重力上的阻力。wN/kN牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力單位阻力機(jī)車單位阻力(N／kN)車輛單位阻力(N／kN)牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力本章主要內(nèi)容列車阻力的產(chǎn)生及影響因素基本阻力附加阻力加算坡道阻力的計(jì)算方法牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力1基本阻力概念:列車在空曠地段沿平直道運(yùn)行時(shí)所受的阻力。特點(diǎn):在列車運(yùn)行過程中任何時(shí)候都存在。列車在平直道上運(yùn)行只有基本阻力。用下標(biāo)“0”表示。成因:機(jī)車、車輛各零部件之間；機(jī)車、車輛表面與空氣；車輪與鋼軌之間的摩擦與沖擊。牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力1基本阻力一、基本阻力的組成(1)軸承阻力(2)滾動(dòng)阻力(3)滑動(dòng)阻力(4)沖擊和振動(dòng)阻力(5)空氣阻力牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力1基本阻力一、基本阻力的組成1)軸承阻力牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力(1)軸承類型。滾動(dòng)、滑動(dòng)影響摩擦系數(shù)的因素：牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力(2)潤(rùn)滑油的影響。粘度降低，系數(shù)降低(3)列車運(yùn)行速度。隨速度升高，系數(shù)先下降后升高(4)軸頸表面的單位壓力：壓力增大，系數(shù)降低影響摩擦系數(shù)的因素：牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力摩擦系數(shù)變化曲線牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力基本阻力的組成(續(xù))2)滾動(dòng)阻力牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力3)滑動(dòng)阻力(1)車輪踏面與軌面各接觸點(diǎn)的直徑不相等。牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力3)滑動(dòng)阻力(2)同一輪對(duì)的兩個(gè)車輪直徑不同。牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力(3)輪對(duì)組裝不正確，也要引起車輪在鋼軌上發(fā)生縱向和橫向滑動(dòng)。3)滑動(dòng)阻力牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力(4)列車的蛇行運(yùn)動(dòng)引起輪軌間產(chǎn)生摩擦阻力。3)滑動(dòng)阻力牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力基本阻力的組成(續(xù))4)沖擊和振動(dòng)阻力5)空氣阻力空氣阻力由列車速度、列車外形和截面積等因素決定。

Wa=CxΩρv2/2

Cx—空氣阻力系數(shù)；

Ω—列車最大截面積；

ρ—空氣密度；

v—列車的相對(duì)速度。牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力空氣阻力系數(shù)與物體形狀的關(guān)系圖Cx

=1Cx=1/4~1/5Cx=1/20牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力總阻力的構(gòu)成牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力10km/h100km/h240km/h軸承阻力滾動(dòng)阻力90%30%20%滑動(dòng)阻力沖擊和振動(dòng)阻力8%30%25%空氣阻力2%40%55%總阻力的構(gòu)成牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力二、列車運(yùn)行中基本阻力的計(jì)算單位基本阻力的計(jì)算公式：為列車運(yùn)行速度的二次三項(xiàng)式。w0＝A+B·v+C·v2(N/kN)A、B、C為試驗(yàn)測(cè)定的常數(shù)。v—km/h牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力1)機(jī)車單位基本阻力公式(1)電力機(jī)車SSl、SS3、SS4型

w0′=2.25+0.0190v+0.000320v2SS7型w0′=1.40+0.0038v+0.000348v2SS8型w0′=1.02+0.0035v+0.000426v26K型w0′=3.25+0.0092v+0.000308v28G型w0′=2.55+0.0083v+0.000212v2牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力(2)內(nèi)燃機(jī)車DF型:w0′=2.93+0.0070v+0.000271v2DF8型：w0′=2.40+0.0022v+0.000391v2ND5型：w0′=1.31+0.0167v+0.000391v2ND2型：w0′=2.98+0.0202v+0.000033v2牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力2)貨車單位基本阻力的計(jì)算公式滾動(dòng)軸承重貨車

w0"

＝0.92+0.0048v+0.000125v2

滑動(dòng)軸承重貨車

w0"

＝1.07+0.0011v+0.000236v2

油罐重車專列

w0"

＝0.53+0.0121v+0.000080v2

空貨車(不分類型)

w0"

＝2.23+0.0053v+0.000675v2

牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力2)貨車單位基本阻力的計(jì)算公式空重混編的貨車按重量加權(quán)平均的方法計(jì)算單位基本阻力。公式：牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力3)客車單位基本阻力的計(jì)算公式客車不分空車、重車，也沒有滾承、滑承之分。公式如下：21,22型客車w0"＝1.66+0.0075v+0.000155v2

25B、25G型客車：

w0"

＝1.82+0.0100v+0.000145v2快速單層客車w0"

＝1.61+0.0040v+0.000187v2快速雙層客車w0"

＝1.24+0.0035v+0.000157v2

牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力4)國(guó)內(nèi)動(dòng)車組單位基本阻力計(jì)算公式先鋒號(hào)電動(dòng)車組：中原之星電動(dòng)車組：中華之星高速電動(dòng)車組：牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力

——空氣阻力；

v——列車速度；

——空氣密度；

A——列車橫截面面積；

——頭車壓力阻力系數(shù)；

——列車側(cè)面氣動(dòng)摩擦系數(shù)

d——列車動(dòng)力直徑；

l——列車長(zhǎng)度。日本新干線高速列車的空氣阻力牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力需要注意以下問題：(1)基本阻力的試驗(yàn)都是在運(yùn)行速度不小于10km/h、外溫不低于-10℃、風(fēng)速一般不大于5m/s的條件下進(jìn)行的。(2)低速運(yùn)行時(shí)列車阻力變化比較復(fù)雜，所以當(dāng)v<10km/h時(shí)，計(jì)算基本阻力，規(guī)定按v=10km/h計(jì)算。(3)裝載輕浮貨物的車輛，凡不足標(biāo)記載重50％的可按空車，達(dá)到標(biāo)記載重50％及其以上的可按重車計(jì)算其單位基本阻力。(4)對(duì)于高速列車及無縫長(zhǎng)鋼軌的線路，阻力公式應(yīng)相應(yīng)改變。牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力三、機(jī)車、車輛起動(dòng)單位基本阻力1)起動(dòng)基本阻力的形成原因(1)停留時(shí)，軸頸與軸承間的油量減少，摩擦系數(shù)增大，阻力增大；(2)列車起動(dòng)時(shí)滾動(dòng)阻力增大；(3)軸箱溫度降低，潤(rùn)滑油粘度增大；(4)加速阻力的存在：克服慣性。牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力三、機(jī)車、車輛起動(dòng)單位基本阻力(續(xù))2)起動(dòng)單位基本阻力的計(jì)算：(1)機(jī)車起動(dòng)單位基本阻力wq′，電力和內(nèi)燃機(jī)車wq′值均取5N/kN。(2)車輛起動(dòng)單位基本阻力wq″:①滑動(dòng)軸承貨車：wq″=3+0.4iq(N／kN)式中iq——起動(dòng)地點(diǎn)的加算坡度千分?jǐn)?shù)。當(dāng)計(jì)算結(jié)果wq″<5N／kN時(shí)，應(yīng)按wq″=5N／kN取值。②滾動(dòng)軸承貨車取3.5N／kN。滑動(dòng)軸承貨車和滾動(dòng)軸承貨車取值不同？牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力2附加阻力組成：坡道附加阻力wi曲線附加阻力wr隧道附加阻力ws牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力一、坡道附加阻力wi

列車在坡道上運(yùn)行時(shí)，除基本阻力外，還受到重力沿軌道方向的分力的影響，這個(gè)分力就是坡道附加阻力。通常，線路坡道的坡度以坡段終點(diǎn)對(duì)起點(diǎn)的高度差與兩點(diǎn)間水平距離的比值千分率計(jì)算，以i‰表示，規(guī)定取至二位小數(shù)。則坡度的千分?jǐn)?shù)為：

i=(BC/AC)·1000=1000tan

利用相似三角形原理可求得坡道附加單位阻力

wi=1000sin

牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力由于鐵路線路坡段得

角很小。所以可以認(rèn)為

sin

≈tan

因此wi=1000sin

≈1000tan

＝i即機(jī)車、車輛的坡道附加單位阻力wi，在數(shù)值上等于該坡道的坡度千分?jǐn)?shù)i。注：①坡度千分?jǐn)?shù)即為單位坡道阻力②坡道阻力分正負(fù)。上坡為正；下坡為負(fù)例如：i=6,則wi=6N/KN；i=-6,

則wi=-6N/KN.牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力二、曲線附加阻力1)產(chǎn)生的原因：(1)由于離心力和外軌超高，車輪沿鋼軌的橫向滑動(dòng)及輪緣擠壓鋼軌的摩擦加劇。(2)曲線內(nèi)外鋼軌半徑不等，使車輪沿鋼軌的縱向滑動(dòng)增加。(3)車體不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向架內(nèi)部的摩擦加劇。牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力2）試驗(yàn)公式

A—試驗(yàn)常數(shù)，其值在450－800之間。我國(guó)取為600；

R—曲線半徑；如果已知曲線的中心角α及弧長(zhǎng)(即曲線長(zhǎng)度)Lr則中心角1度的弧長(zhǎng)為：

(Lr/α)=(2лR/360)R＝360×Lr/2л×α＝57.3×（Lr/α）帶入前式得:wr=600/R=10.5α/Lr(N/kN)

牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力注：以上公式只限于列車長(zhǎng)度Lc≤Lr的情況若Lc>Lr，可根據(jù)阻力機(jī)械功相等的原則計(jì)算，則有牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力三、隧道附加空氣阻力1)隧道內(nèi)有限制坡道時(shí)

ws＝Ls·v2／l07(N/kN)2)隧道內(nèi)無限制坡道時(shí)

ws

＝0.00013·Ls(N/kN)牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力四、其他附加阻力因氣候條件引起的阻力大風(fēng)嚴(yán)寒牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力五、加算附加阻力定義：用單位加算附加阻力wj表示因線路條件產(chǎn)生的單位附加阻力之和，即：wj=wi+wr+ws

(N/kN)加算坡道的坡度千分?jǐn)?shù)為：

ij=i+wr+ws

即牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力六、計(jì)算加算附加阻力注意的問題1）假設(shè)列車為質(zhì)點(diǎn)時(shí)：加算到坡道A當(dāng)曲線長(zhǎng)(隧道)≥坡長(zhǎng)B曲線長(zhǎng)(隧道)<坡長(zhǎng)通用式：或牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力2）設(shè)列車為質(zhì)量帶時(shí)：加算到列車A當(dāng)曲線長(zhǎng)(坡道、隧道)≥列車長(zhǎng)B曲線長(zhǎng)(坡道、隧道)<列車長(zhǎng)

Lc—列車長(zhǎng)通用式：六、計(jì)算加算附加阻力注意的問題牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力(六)舉例說明有一列車長(zhǎng)1500米，在坡度為6‰的下坡運(yùn)行，坡內(nèi)有一半徑為500米，曲線長(zhǎng)600米的曲線上運(yùn)行，求其附加加算阻力。解：因?yàn)槠渲衖=-6；

ws=0.00013·Ls=0.00013·0=0

所以wj=ij＝i＋wr十ws=-6+0.48+0=-5.52(N/kN)牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力3列車運(yùn)行阻力計(jì)算1)列車運(yùn)行總阻力

(kN)（2-1）2)列車運(yùn)行單位阻力

(N/kN)(2-2)牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力3)列車起動(dòng)總阻力

(kN)(2-3)對(duì)電力、內(nèi)燃機(jī)車牽引的滾動(dòng)軸承貨車：

(kN)(2-4)牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力例題SS3型電力機(jī)車牽引G=4000t滾動(dòng)軸承重貨物列車，求在6‰上坡道起動(dòng)時(shí)的總阻力。以及在該坡道上以70km/h的速度牽引運(yùn)行時(shí)，列車基本阻力、單位基本阻