牽引計(jì)算-二運(yùn)行阻力

1、第二章第二章 列車運(yùn)行阻力列車運(yùn)行阻力定義及分類定義及分類 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。方向相反、阻礙列車運(yùn)行的外力。 列車運(yùn)行阻力，按列車運(yùn)行阻力，按組成方式組成方式，可分為機(jī)車運(yùn)行，可分為機(jī)車運(yùn)行阻力和車輛運(yùn)行阻力。阻力和車輛運(yùn)行阻力。 WW+ W 列車運(yùn)行阻力，按列車運(yùn)行阻力，按產(chǎn)生的原因產(chǎn)生的原因，可分為基本阻，可分為基本阻力和附加阻力。力和附加阻力。 基本阻力：機(jī)車、車輛，基本阻力：機(jī)車、車輛， W0，W0， W0 附加阻力：列車，附加阻力：列車， Wi ， Wr ， Ws列車運(yùn)行阻力分類列車運(yùn)行阻力分

2、類 列車運(yùn)行阻力，按列車運(yùn)行阻力，按作用范圍作用范圍，可分為總，可分為總阻力和單位阻力。阻力和單位阻力。 （1）總阻力：作用在機(jī)車、車輛或列車）總阻力：作用在機(jī)車、車輛或列車上全部重量上的阻力。上全部重量上的阻力。W kN （2）單位阻力：平均到機(jī)車、車輛或列）單位阻力：平均到機(jī)車、車輛或列車每車每kN重力上的阻力。重力上的阻力。w N/kN單位阻力單位阻力 機(jī)車單位阻力機(jī)車單位阻力 (NkN) 車輛單位阻力車輛單位阻力 (NkN)gPWw 310gGWw 310本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 列車阻力的產(chǎn)生及影響因素列車阻力的產(chǎn)生及影響因素 基本阻力基本阻力 附加阻力附加阻力 加算坡道加算坡道 阻

3、力的阻力的計(jì)算方法計(jì)算方法1 基本阻力基本阻力概念概念: 列車在列車在空曠地段空曠地段沿沿平直道平直道運(yùn)行時(shí)所受的阻力。運(yùn)行時(shí)所受的阻力。特點(diǎn)特點(diǎn): 在列車運(yùn)行過程中任何時(shí)候都存在。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。列車在平直道上運(yùn)行只有基本阻力。 用下標(biāo)用下標(biāo)“0”表示。表示。成因成因: 機(jī)車、車輛各零部件之間；機(jī)車、車輛各零部件之間； 機(jī)車、車輛表面與空氣；機(jī)車、車輛表面與空氣； 車輪與鋼軌之間的摩擦與沖擊。車輪與鋼軌之間的摩擦與沖擊。1 基本阻力基本阻力 一、基本阻力的組成一、基本阻力的組成(1) 軸承阻力軸承阻力(2) 滾動(dòng)阻力滾動(dòng)阻力(3) 滑動(dòng)阻力滑

4、動(dòng)阻力(4) 沖擊和振動(dòng)阻力沖擊和振動(dòng)阻力 (5) 空氣阻力空氣阻力1 基本阻力基本阻力 一、基本阻力的組成一、基本阻力的組成1) 軸承阻力軸承阻力iirfQRrQRfii(1)軸承類型。滾動(dòng)、滑動(dòng)軸承類型。滾動(dòng)、滑動(dòng) 影響摩擦系數(shù)的因素：影響摩擦系數(shù)的因素：(2)潤(rùn)滑油的影響。潤(rùn)滑油的影響。 粘度降低，系數(shù)降低粘度降低，系數(shù)降低(3)列車運(yùn)行速度。列車運(yùn)行速度。 隨速度升高，系數(shù)先隨速度升高，系數(shù)先 下降后升高下降后升高(4)軸頸表面的單位壓力：壓力增大，系軸頸表面的單位壓力：壓力增大，系 數(shù)降低數(shù)降低影響摩擦系數(shù)的因素：影響摩擦系數(shù)的因素：摩擦系數(shù)變化曲線摩擦系數(shù)變化曲線基本阻力的組成基本

5、阻力的組成(續(xù)續(xù)) 2) 滾動(dòng)阻力滾動(dòng)阻力3) 滑動(dòng)阻力滑動(dòng)阻力(1)車輪踏面與軌面各接觸點(diǎn)的直徑不相等。車輪踏面與軌面各接觸點(diǎn)的直徑不相等。3) 滑動(dòng)阻力滑動(dòng)阻力 (2)同一輪對(duì)的兩個(gè)車輪直徑不同。同一輪對(duì)的兩個(gè)車輪直徑不同。 (3)輪對(duì)組裝不正確，也要引起車輪在鋼輪對(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)。軌上發(fā)生縱向和橫向滑動(dòng)。3) 滑動(dòng)阻力滑動(dòng)阻力(4)列車的蛇行運(yùn)動(dòng)引起輪軌間產(chǎn)生摩擦阻力。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)阻力滑動(dòng)阻力基本阻力的組成基本阻力的組成(續(xù)續(xù)) 4)沖擊和振動(dòng)阻力沖擊和振動(dòng)阻力 5)空氣阻力空氣阻力 空氣阻力由空氣阻力由列車速度列車

6、速度、列車外形列車外形和和截面截面積積等因素決定。等因素決定。 Wa = Cxv2/2 Cx 空氣阻力系數(shù)；空氣阻力系數(shù)； 列車最大截面積；列車最大截面積； 空氣密度；空氣密度； v 列車的相對(duì)速度列車的相對(duì)速度?？諝庾枇ο禂?shù)與物體形狀的關(guān)系圖空氣阻力系數(shù)與物體形狀的關(guān)系圖Cx = 1Cx = 1/41/5Cx = 1/20總阻力的構(gòu)成總阻力的構(gòu)成10km/h100km/h240km/h軸承阻力軸承阻力滾動(dòng)阻力滾動(dòng)阻力 90%30%20%滑動(dòng)阻力滑動(dòng)阻力 沖擊和振動(dòng)阻力沖擊和振動(dòng)阻力 8%30%25%空氣阻力空氣阻力 2%40%55%總阻力的構(gòu)成總阻力的構(gòu)成二、列車運(yùn)行中基本阻力的計(jì)算二、列車

7、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。速度的二次三項(xiàng)式。 w0A+Bv+Cv2 (N/kN) A、B、C為試驗(yàn)測(cè)定的常數(shù)。為試驗(yàn)測(cè)定的常數(shù)。 v km/h1) 機(jī)車單位基本阻力公式機(jī)車單位基本阻力公式 (1)電力機(jī)車電力機(jī)車SSl、SS3、SS4型型 w0 =2.25+0.0190v+0.000320v2SS7型型 w0 =1.40+0.0038v+0.000348v2SS8型型 w0 =1.02+0.0035v+0.000426v26K型型 w0 =3.25+0.0092v+0.000308v28G型型 w0 =2.55+

8、0.0083v+0.000212v2(2)內(nèi)燃機(jī)車內(nèi)燃機(jī)車 DF型型: w0 = 2.93+0.0070v+0.000271v2DF8型：型： w0 = 2.40+0.0022v+0.000391v2ND5型：型： w0 = 1.31+0.0167v+0.000391v2ND2型：型： w0 = 2.98+0.0202v+0.000033v22) 貨車單位基本阻力的計(jì)算公式貨車單位基本阻力的計(jì)算公式滾動(dòng)軸承重貨車滾動(dòng)軸承重貨車 w0 0.92+0.0048v+0.000125v2 滑動(dòng)軸承重貨車滑動(dòng)軸承重貨車 w0 1.07+0.0011v+0.000 236v2 油罐重車專列油罐重車專列 w

9、0 0.53+0.0121v+0.000 080v2 空貨車空貨車(不分類型不分類型) w0 2.23+0.005 3v+0.000 675v2 2)貨車單位基本阻力的計(jì)算公式貨車單位基本阻力的計(jì)算公式 空重混編空重混編的貨車按的貨車按重量加權(quán)平均重量加權(quán)平均的方法的方法計(jì)算單位基本阻力。計(jì)算單位基本阻力。 公式：3) 客車單位基本阻力的計(jì)算公式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。客車不分空車、重車，也沒有滾承、滑承之分。 公式如下：公式如下：21,22型客車型客車 w0 1.66+0.0075v+0.000 155v2 25B、25G型客車：型客車： w0

10、1.82+0.0100v+0.000 145v2快速單層客車快速單層客車w0 1.61+0.0040v+0.000187v2快速雙層客車快速雙層客車w0 1.24+0.0035v+0.000157v2 4)國(guó)內(nèi)動(dòng)車組單位基本阻力計(jì)算公式國(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：先鋒號(hào)電動(dòng)車組： 中原之星電動(dòng)車組：中原之星電動(dòng)車組： 中華之星高速電動(dòng)車組：中華之星高速電動(dòng)車組：201.650.00010.000179wvv201.280.00120.000195wvv201.160.005340.000182wvv 空氣阻力；空氣阻力；v 列車速度；列車速度； 空氣密度；空氣密度；A 列車

11、橫截面面積；列車橫截面面積； 頭車壓力阻力系數(shù)；頭車壓力阻力系數(shù)； 列車側(cè)面氣動(dòng)摩擦系數(shù)列車側(cè)面氣動(dòng)摩擦系數(shù)d 列車動(dòng)力直徑；列車動(dòng)力直徑；l 列車長(zhǎng)度。列車長(zhǎng)度。日本新干線高速列車的空氣阻力日本新干線高速列車的空氣阻力)(212ldCAvDdpaaDdpC需要注意以下問題：需要注意以下問題： (1)基本阻力的試驗(yàn)基本阻力的試驗(yàn)都是在運(yùn)行速度不小于都是在運(yùn)行速度不小于10km/h、外溫不低于、外溫不低于-10、風(fēng)速一般不大于、風(fēng)速一般不大于5m/s的條件下進(jìn)行的。的條件下進(jìn)行的。 (2)低速低速運(yùn)行時(shí)列車阻力變化比較復(fù)雜，所以當(dāng)運(yùn)行時(shí)列車阻力變化比較復(fù)雜，所以當(dāng)v10km/h時(shí)，計(jì)算基本阻力，

12、規(guī)定按時(shí)，計(jì)算基本阻力，規(guī)定按v=10km/h計(jì)算。計(jì)算。 (3)裝載裝載輕浮貨物輕浮貨物的車輛，凡不足標(biāo)記載重的車輛，凡不足標(biāo)記載重50的的可按空車，達(dá)到標(biāo)記載重可按空車，達(dá)到標(biāo)記載重50及其以上的可按及其以上的可按重車計(jì)算其單位基本阻力。重車計(jì)算其單位基本阻力。 (4)對(duì)于對(duì)于高速列車高速列車及無縫長(zhǎng)鋼軌的線路，阻力公式及無縫長(zhǎng)鋼軌的線路，阻力公式應(yīng)相應(yīng)改變。應(yīng)相應(yīng)改變。三、機(jī)車、車輛起動(dòng)單位基本阻力三、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；擦系數(shù)增大，阻力

13、增大；(2)列車起動(dòng)時(shí)滾動(dòng)阻力增大；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；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。加速阻力的存在：克服慣性。三、機(jī)車、車輛起動(dòng)單位基本阻力三、機(jī)車、車輛起動(dòng)單位基本阻力(續(xù)續(xù))2) 起動(dòng)單位基本阻力的計(jì)算：起動(dòng)單位基本阻力的計(jì)算：(1)機(jī)車起動(dòng)單位基本阻力機(jī)車起動(dòng)單位基本阻力wq，電力和內(nèi)燃機(jī)車，電力和內(nèi)燃機(jī)車wq值均取值均取5N/kN。(2)車輛起動(dòng)單位基本阻力車輛起動(dòng)單位基本阻力wq: 滑動(dòng)軸承貨車：滑動(dòng)軸承貨車：wq= 3+0.4iq (NkN)式中式中 iq起動(dòng)地點(diǎn)的加算坡度千分?jǐn)?shù)。起動(dòng)地點(diǎn)的加算坡度千分?jǐn)?shù)。

14、當(dāng)計(jì)算結(jié)果當(dāng)計(jì)算結(jié)果wq Lr，可根據(jù)阻力機(jī)械功相等的原則計(jì)算，則有600rrcLwLR600 (N/KN)rrcLwRL三、隧道附加空氣阻力三、隧道附加空氣阻力1) 隧道內(nèi)有限制坡道時(shí)隧道內(nèi)有限制坡道時(shí) ws Ls v2l07 (N/kN)2)隧道內(nèi)無限制坡道時(shí)隧道內(nèi)無限制坡道時(shí) ws 0.00013Ls (N/kN) 四、其他附加阻力四、其他附加阻力因氣候條件引起的阻力因氣候條件引起的阻力 大風(fēng)大風(fēng) 嚴(yán)寒嚴(yán)寒 五、加算附加阻力五、加算附加阻力 定義：用單位加算附加阻力定義：用單位加算附加阻力 wj 表示因線表示因線路條件產(chǎn)生的單位附加阻力之和，即：路條件產(chǎn)生的單位附加阻力之和，即： wj

15、= wi + wr + ws (N/kN) 加算坡道的坡度千分?jǐn)?shù)為：加算坡道的坡度千分?jǐn)?shù)為： ij =i + wr + ws 即即 sjLRii00013.0600 00013.05.10srjLLii六、計(jì)算加算附加阻力注意的問題六、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）假設(shè)列車為質(zhì)點(diǎn)時(shí)：加算到坡道A 當(dāng)曲線長(zhǎng)當(dāng)曲線長(zhǎng)(隧道隧道)坡長(zhǎng)坡長(zhǎng)B 曲線長(zhǎng)曲線長(zhǎng)(隧道隧道) 坡長(zhǎng)坡長(zhǎng)通用式：通用式： 或或issirjLLwLLRii600issijLLwLii5.10irrLLRw600Rwr6002）設(shè)列車為質(zhì)量帶時(shí)：加算到列車）設(shè)列車為質(zhì)量帶時(shí)：加算到列車A 當(dāng)曲線長(zhǎng)當(dāng)曲線

16、長(zhǎng)(坡道、隧道坡道、隧道)列車長(zhǎng)列車長(zhǎng)B 曲線長(zhǎng)曲線長(zhǎng)(坡道、隧道坡道、隧道) 列車長(zhǎng)列車長(zhǎng) Lc列車長(zhǎng)列車長(zhǎng) 通用式：通用式：csscrcijLLwLLRLLii600crrLLRw600Rwr600六、計(jì)算加算附加阻力注意的問題六、計(jì)算加算附加阻力注意的問題(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)?其中 i=-6； ws=0.00013Ls=0.000130=0 所以 wj=ijiwr十ws=-6+0.48+0=-5.52(N/kN) 6000.00013jLriiLsRLc 60060060

17、00.48(/)500 1500rLrwN kNRLc3 列車運(yùn)行阻力計(jì)算列車運(yùn)行阻力計(jì)算 1) 列車運(yùn)行總阻力列車運(yùn)行總阻力 (kN) （2-1）2) 列車運(yùn)行單位阻力列車運(yùn)行單位阻力 (N/kN) (2-2)300010)()( giGPwGwPWWWjjjjiGPwGwPiww 000)(3) 列車起動(dòng)總阻力列車起動(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：對(duì)電力、內(nèi)燃機(jī)車牽引的滾動(dòng)軸承貨車： (kN) (2-4)3010)()( giGPwGwPWWWqqqjqq310)5 . 3 ()5 (giGiPWqqq例題例題 SS3型電力機(jī)車牽引型電力機(jī)車牽引G=40

18、00t滾動(dòng)軸承重滾動(dòng)軸承重貨物列車，求在貨物列車，求在6上坡道起動(dòng)時(shí)的總阻上坡道起動(dòng)時(shí)的總阻力。以及在該坡道上以力。以及在該坡道上以70km/h的速度牽的速度牽引運(yùn)行時(shí)，列車基本阻力、單位基本阻引運(yùn)行時(shí)，列車基本阻力、單位基本阻力、總阻力和單位總阻力為多少？力、總阻力和單位總阻力為多少？解：(1) 已知G=4000t，iq=6，查表l一2得P=138t， 代入（2-4）式得 wq=138(5+6)+4000(3.5+6)9.8110-3=387.7kN(2) 已知G=4000 t，P=138t，查表得 w0=5.15NkN， w0 =1.87NkN， 分別 代入(21)或（2 2）式得 W0=(1385.15+40001.87)9.81 10-3 =80.4kN0138 5.154000 1.871.97/1384000wN KN將上述有關(guān)數(shù)據(jù)代入（2-1）得列車總阻力 W=(138(5.15+6)+4000(1.87+6)9.8110-3 =323.9kN代入（2-2）得列車單位總阻力