Bài giảng Đường sắt (Khối Kinh tế): Phần 1 - ThS. Nguyễn Đức Tâm

Bài giảng Đường sắt (Khối Kinh tế): Phần 1 cung cấp cho người học những kiến thức như: Tính sức kéo đầu máy; Bình đồ và trắc dọc đường sắt. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Đường sắt (Khối Kinh tế): Phần 1 - ThS. Nguyễn Đức Tâm TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ MÔN: ĐƯỜNG SẮT KHOA CÔNG TRÌNH *****oOo***** BÀI GIẢNG ĐƯỜNG SẮT (KHỐI KINH TẾ) GIẢNG VIÊN: ThS. NGUYỄN ĐỨC TÂM Tp. Hồ Chí Minh - 2018 ĐƯỜNG SẮT – KTXD CHƯƠNG I : TÍNH SỨC KÉO ĐẦU MÁY 1.1. Khái niệm chung 1.1.1. Mục đích tính sức kéo đầu máy khi thiết kế đường sắt. Khi thiết kế đường mới cũng như cải tạo đường cũ việc tính sức kéo cho phép xác định: - Khối lượng đoàn tàu. - Đặc tính và chế độ chuyển động của tàu (mở máy, đóng máy, đóng và hãm). - Vận tốc chạy tàu V và thời gian chạy tàu t. - Tiêu hao nhiên liệu (dầu ma dút nếu là đầu máy điêzen, tiêu hao than nước nếu là đầu máy hơi nước, tiêu hao năng lượng điện nếu là đầu máy điện). => Theo những số liệu này xác định được chi phí khai thác của đường trong tương lai, do đó cho phép đánh giá và so sánh các phương án tuyến thiết kế. 1.1.2. Mô hình tính của đoàn tàu và các lực tác dụng. 1. Các giả thiết. - Khi tàu chuyển động ta xem đoàn tàu như chất điểm chuyển động dưới tác dụng của các lực đặt tại trọng tâm. - Khi tàu chuyển động đều không xét đến nội lực vì nội lực không gây ra chuyển động mà chỉ xét đến ngoại lực gây ra chuyển động của đoàn tàu. 2. Các ngoại lực. ♦ Lực kéo F (N): là lực do đầu máy sinh ra và do người lái máy tăng giảm hoặc đóng máy. ♦ Lực cản chuyển động W (N): là những lực gây cản chuyển động của đoàn tàu. - Phụ thuộc vào: + Loại đoàn tàu. + Tốc độ chuyển động. + Trắc dọc (độ dốc dọc) + Bình diện (vị trí đường cong mà tàu chạy trên đó). - Lực cản chuyển động xuất hiện vì những nguyên nhân khách quan vì vậy người lái máy không điều chỉnh được. ♦ Lực hãm đoàn tàu B (N): là lực tạo ra do con người thông qua bộ phận hãm để cản chuyển động của đoàn tàu nhằm giảm hoặc giữ nguyên vận tốc khi xuống dốc, khi vào ga hoặc cho tàu dừng lại nếu cần thiết. * Các chế độ chạy tàu (Phụ thuộc vào cách điều khiển chạy tàu của người lái máy): ThS. NGUYỄN ĐỨC TÂM – BỘ MÔN ĐƯỜNG SẮT 1 ĐƯỜNG SẮT – KTXD - Chế độ kéo (mở máy): động cơ của đầu máy mở máy (sử dụng sức kéo của đầu máy). Lúc này lực tác dụng lên đoàn tàu gồm có: F, W (N) - Chế độ chạy đà (đóng máy): động cơ của đầu máy đóng máy nhưng không sử dụng hãm và đoàn tàu chuyển động dưới tác dụng của thành phần trọng lực hoặc lực quán tính. Lực tác dụng lên đoàn tàu gồm có: W (N) - Chế độ hãm: động cơ của đầu máy đóng máy, hệ thống hãm làm việc. Lực tác dụng lên đoàn tàu gồm có: W, B (N) 3. Quy tắc dấu. Có thể dùng 1 trong 2 quy tắc dấu như sau: - Quy tắc 1 (theo kỹ thuật ): ChiÒu chuyÓn ®éng W>0 F>0 B>0 W0. +Lực hãm bao giờ cũng tác dụng ngược chiều chuyển động lấy dấu dương B>0. +Lực cản có dấu dương W > 0 khi ngược chiều chuyển động, có dấu âm W ĐƯỜNG SẮT – KTXD B b (N/KN) ( P  Q) g Trong đó: P - khối lượng đầu máy (T) Q - khối lượng đoàn toa xe (T) g - gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 1.2. Lực cản chuyển động 1.2.1. Lực cản cơ bản W0, ω0 1. Định nghĩa: là lực cản luôn xuất hiện khi tàu chạy trên đường thẳng, bằng và rộng thoáng dưới các điều kiện nhất định. Ví dụ: + Các nước Liên Xô cũ và các nước khác quy định: vận tốc tàu chạy Vtàu > 10 km/h; vận tốc gió Vgió < 10 m/s và nhiệt độ không khí môi trường t0 > -250C + Trung Quốc: vận tốc chạy tàu Vtàu > 10 km/h; t0 > -100C; Vgió < 5 m/s. 2. Các yếu tố tạo nên lực cản cơ bản Lực cản cơ bản phát sinh khi có ma sát giữa các bộ phận của tàu, giữa tàu và đường, giữa tàu và môi trường không khí. + Lực cản do ma sát giữa cổ trục và ổ bi. + Lực cản do ma sát lăn giữa bánh xe và ray + Lực cản do ma sát trượt giữa đai bánh và. + Tổn thất động năng do chấn động và va chạm giữa bánh xe và ray ở mối nối ray. + Lực cản không khí. 3. Công thức thực nghiệm tính lực cản đơn vị cơ bản của 1 toa xe (toa xe hàng). Lực cản đơn vị cơ bản của toa xe được xác định bằng thực nghiệm và chủ yếu phụ thuộc vào vận tốc chạy tàu V (km/h), tải trọng trục của toa xe q0 (tấn/trục), loại toa xe. a. Toa xe của Liên Xô: - Toa hàng hai trục Liên Xô: c ω0 = a + (b + ).V (N/KN) q0 - Toa hàng 4, 6, 8 trục Liên Xô: 1 ω0 = a + (b + c.V + d.V2) (N/KN) q0 Trong đó: a, b, c, d - hệ số thực nghiệm ThS. NGUYỄN ĐỨC TÂM – BỘ MÔN ĐƯỜNG SẮT 3 ĐƯỜNG SẮT – KTXD b. Toa xe hàng 2, 4 trục của Trung Quốc: 29  v ω0 = (N/KN) 9  0,5q cabi Trong đó: q cabi Tải trọng trục: q0 = (tấn/trục) n qcabi - khối lượng hàng và bì; qcabi = qtt + qbì (T) qtt - khối lượng tính toán của toa xe (T) qbì - khối lượng bì (toa rỗng) (T)  - hệ số chất hàng tuỳ theo loại hàng và loại toa xe n - số trục của một toa xe 4. Công thức tính lực cản bình quân của đoàn toa xe. Giả sử đoàn tàu có các loại toa xe: 2 trục, 4 trục, 6 tr ...