Оценка тягово-энергетических характеристик пассажирских транспортных средств.

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ
РАЗДЕЛ 1. «ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ»
1.1.Техническая характеристика подвижного состава
1.2 Определение массы состава пассажирского поезда
1.3 Расчет основного удельного сопротивления движению пассажирского поезда
1.5. Расчет тормозного пути
1.5.Выводы:
2. РАЗДЕЛ «ГРАЖДАНСКАЯ АВИАЦИЯ»
2.1. Эксплуатационные и летно-технические характеристики указанных типов ВС
2.2. Определение максимально допустимых взлетной и посадочной масс самолета
2.3 Определение оптимальной высоты крейсерского полета
2.4. Определение заправки самолета топливом
2.5 Определение допустимой коммерческой нагрузки
Вывод:
Список литературы

Оценка тягово-энергетических характеристик пассажирских транспортных средств.

И фактически, в ряде случаев, билеты в плацкартный вагон, как и в общий, могут тоже продаваться без обозначения места. Обычный плацкартный вагон состоит из 9 купе по 6 мест в каждом, всего 54 места.Техническая характеристика пассажирских цельнометаллических вагонов в соответствии с индивидуальным заданием приводится в табл. 2.Таблица 2 Технические характеристики пассажирских цельнометаллических вагонов ПоказательТип вагонакупейный с 4-х местными купекупейный с 4-х местными купе повышенной комфортностимягкий с 2-х местными купе (СВ)некупейный со спальными местами (плацкартный)Модель вагона61-85061-82061-416561-826 Число спальных мест: 36361454Масса тары вагона без экипировки, тонн 47,650,34847,6Число вагонов52071.2 Определение массы состава пассажирского поезда Требуется определить массу состава поезда, которая включает массу локомотива - тепловоза, снаряженного топливом, а также суммарную массу вагонов брутто. Под массой брутто вагона понимается сумма массы тары вагона без экипировки, масса находящихся в вагоне пассажиров из расчета 100 кг на человека, включая бесплатный багаж, а также массу экипировки вагона - постельного белья, чайных принадлежностей и др.Масса экипировки для всех вариантов курсового проекта принимается равной 150 кг для всех категорий вагонов, кроме вагонов СВ – 120 кг.Масса брутто вагона определяется исходя из его реальной загрузки.Масса брутто вагона:∑mваг без экипировки = 48*0+50,3*2+47,6*5+47,6*7 = 671,8 т ∑mпасс= (0*14+2*36+5*36+7*54)*100 = 63000 кг = 63,0 т∑mэкип ваг= 0*120+(2+5+7)*150 = 2100 кг = 2,1 т Массу состава поезда:mсостава поезда= 129+671,8+ 63,0 +2,1 = 865,9 т.Проверка:Масса брутто 1 вагона (61-850) = 47,6 + 36*0,1+0,15 = 47,6+3,6+0,15=51,35 т;Масса брутто 1 вагона (61-820) = 50,3+36*0,1+0,15 = 50,3+3,6+0,15 = 54,05 т;Масса брутто 1 вагона (61-4165) = 48 +14*0,1+0,12 = 48 + 1,4 + 0,12 = 49,52 т;Масса брутто 1 вагона (61-826) = 47,6+54*0,1+0,15 = 47,6+5,4+0,15= 53,15 т;Масса состава брутто (mc) = 5*51,35+ 2*54,05+0*49,52+53,15*7=736,9 т;Масса локомотива (mЛ) = 129 т;Масса подвижного состава = 736,9 +129 = 865,9 т.1.3 Расчет основного удельного сопротивления движению пассажирского поездаСилы сопротивления движению поезда складываются из сил сопротивления движению локомотива и состава. Основное сопротивление имеется на всем пути движения поезда.Основное сопротивление движению поезда создают, прежде всего, силы трения между отдельными частями подвижного состава, силы взаимодействия подвижного состав и пути, силы сопротивления воздушной среды (без учета ветра). Остальные составляющие имеют значительно меньшее влияние.Основное сопротивление движению определяют по формуле:(3)где а, b, c – эмпирические коэффициенты.Поскольку на сопротивление движению пассажирского поезда влияет большое число факторов, силы основного сопротивления движению определяют по эмпирическим формулам (табл. 3).Таблица 3Формулы для расчета удельного основного сопротивления движению локомотивов и вагонов, Н/кНВид подвижного составаДвижениеЗвеньевой путьЭлектровозыпод токомбез токаПассажирские вагоны-где - основное удельное сопротивление движению локомотива под током; - основное удельное сопротивление движению локомотива без тока; - основное удельное сопротивление движению пассажирского цельнометаллического вагона; – нагрузка от оси вагона на рельсы, тонн.Нагрузка от оси вагона на рельсы принимается равной удельной массе (брутто) пассажирского вагона, приходящегося на одну ось.Основное удельное сопротивление всего состава пассажирского поезда может быть определено по формуле:(4)где – основное удельное сопротивление движению состава пассажирского поезда; – масса брутто i-го вагона в составе поезда; – основное удельное сопротивление движению i-го вагона, определенное по эмпирическим формулам табл. 3; – масса брутто состава пассажирского поезда.Основное сопротивление движению локомотива и состава по рассчитанным удельным силам определяют по следующим формулам: (5)где – основное сопротивление движению локомотива под током, Н; – масса локомотива.(6)где – основное сопротивление движению локомотива без тока, Н(7)где – основное сопротивление движению состава пассажирского поезда, Н.Основное удельное сопротивление движению пассажирского поезда, Н/кН, при движении электровоза под током определяется по формуле:(8)На холостом ходу, а также в ходе механического торможения основное удельное сопротивление движению пассажирского поезда, Н/кН, определяется по формуле:(9)Основное сопротивление движению пассажирского поезда в режиме тяги определяется по формуле:(10)Основное сопротивление движению пассажирского поезда в режиме холостого хода (и механического торможения) определяется по формуле:(11)В ходе выполнения курсового проекта необходимо построить кривые зависимости основного удельного сопротивления движению пассажирского поезда от скорости в режиме тяги ω0 и на холостом ходу ω0Х. Проведем расчет показателей для v=10 км/ч.Масса брутто одного вагона: (т) (т) (т)Нагрузка от оси вагона на рельсы: (т) (т) (т)Масса брутто состава пассажирского поезда: (т)Основное удельное сопротивление движению пассажирского цельнометаллического вагона:Вагон 61-820 – Вагон 61-850 – Вагон 61-826 – Основное удельное сопротивление движению локомотива под током:Основное удельное сопротивление движению локомотива без тока:Основное удельное сопротивление движению состава пассажирского поезда: Основное сопротивление движению локомотива под током: (Н)Основное сопротивление движению локомотива без тока: (Н)Основное сопротивление движению состава пассажирского поезда: (Н)Основное удельное сопротивление движению пассажирского поезда при движении тепловоза под током: (Н/кН)Основное удельное сопротивление движению пассажирского поезда на холостом ходу: (Н/кН)Основное сопротивление движению пассажирского поезда в режиме тяги: (Н)Основное сопротивление движению пассажирского поезда в режиме холостого хода: (Н)Показатели для остальных скоростей рассчитываются аналогично. Все расчеты удобнее свести в таблицу (табл. 4.).             x101,551,51,52,032,5451,392506,63142,67995,4381,531,6210502,111138201,781,721,722,222,761,562741,334089065,251,721,8211806,512473,3302,051,981,982,473,0451,773050376010416,591,962,0613466,514176,56402,382,292,292,783,42,023432,74198,312105,772,262,3715538,516304,09502,762,652,653,153,8252,303889,64723,114020,172,612,7317909,818743,28603,193,053,053,584,322,614420,65334,316216,13,013,1420636,721550,44703,673,513,514,074,8852,965025,6603218580,953,443,5923606,624612,95804,24,014,014,625,523,345704,86816,121339,943,944,1027044,728156,03904,784,564,565,236,2253,7664587686,624211,544,474,6530669,531898,17 Таблица 4По оси абсцисс указывается скорость v, км/час (масштаб – 10 км/час от нулевого значения до максимально разрешенной скорости на рассматриваемом направлении, т.е. до 90 км/час). По оси ординат – основное удельное сопротивление движению пассажирского поезда ω0 (масштаб – 1 Н/кН). Зависимость основного удельного сопротивления движению поезда от скорости0,000,501,001,502,002,503,003,504,004,505,000102030405060708090100Ряд1Ряд2Рис. 4. Основное удельное сопротивление движению пассажирского поезда по звеньевому путиРяд 1 – основное удельное сопротивление движению пассажирского поезда при движении тепловоза в режиме тяги;Ряд 2 – основное удельное сопротивление движению пассажирского поезда на холостом ходу.Расчет дополнительного удельного сопротивления движению пассажирского поездаДополнительное сопротивление возникает только на отдельных участках пути или в отдельные промежутки времени.Дополнительное сопротивление движению создается силами, возникающими в условиях движения пассажирского поезда по уклонам, в кривых, трогания поезда с места, низких температурах, действии ветра, при работе подвагонных генераторов пассажирских вагонов. Дополнительное удельное сопротивление от уклона определяют по формуле: (12)где – приведенный уклон пути, ‰. Приведенный уклон принимается со знаком «+» для подъема и со знаком «-» для спуска. Таким образом, на подъеме с уклоном 10‰, поезд испытывает дополнительное сопротивление, равное 10Н, приходящееся на каждый килоньютон его веса. Необходимо рассчитать дополнительное сопротивление движению пассажирского поезда, возникающее на всех заданных уклонах рассматриваемого направления. Расчет дополнительного сопротивления движению пассажирского поезда, возникающее на всех заданных уклонах рассматриваемого направления приведен в таблице ( табл. 5).Таблица 5Дополнительное удельное сопротивление от уклона.Участок путиωi, Н8-12 км-4,412-18 км6,731-37 км-5,6Дополнительное сопротивление при движении пассажирского поезда по кривым участкам пути зависит от центрального угла кривой, а также ее длины и определяется по формуле: (13)Для всех кривых, предусмотренных для рассматриваемого направления, длина кривой принимается равной 1км. Расчет дополнительное сопротивление движению пассажирского поезда, возникающее на заданных кривых участках рассматриваемого направления приведен в таблице ( табл. 6 ). Таблица 6Дополнительное удельное сопротивление на заданных кривых участкахУчасток пути, кмωr8 – й 24,412 - й73,218 - й73,231 - й85,4Удельное сопротивление при трогании поезда с места на горизонтальном прямолинейном пути определяют по эмпирической формуле в зависимости от средней нагрузки, приходящейся на ось пассажирского вагона , тонн:(14)Для расчета удельного сопротивления при трогании поезда с места средняя нагрузка, приходящаяся на ось вагона, может быть определена как частное от деления массы вагонного состава на общее количество осей пассажирских вагонов в составе поезда, получаем 574,55/44= 13Расчет дополнительное сопротивление от трогания пассажирского поезда с места: ωтр = 28 / (13+ 7) = 1,4Общее удельное сопротивление движению поезда представляет собой сумму основного и дополнительного удельных сопротивлений движению поезда.При работе локомотива в режиме тяги: (15)В режиме холостого хода:(16)Общее сопротивление движению пассажирского поезда , Н, составит:(17)В курсовом проекте необходимо рассчитать общее сопротивление движению пассажирского поезда , Н, для следующих случаев: трогание поезда с места в начальном пункте заданного направления;движение по горизонтальному участку пути на максимальной скорости в режиме тяги локомотива;движение по горизонтальному участку пути на максимальной скорости в режиме холостого хода; движение по всем заданным участкам с кривыми радиусами и подъемами в режиме тяги;движение по всем заданным участкам со спусками в режиме холостого хода.Результаты расчетов целесообразно свести в таблицу (табл. 7) и показать на графике:Таблица 7Общее сопротивление движению пассажирского поезда, НУчасток пути, кмОсновное сопротивлениеДополнительное сопротивление движениюОбщее сопротивление движениюТрогание с местаповоротспускподъем0-1,4---9611,61 4,47----30688,324,47-24,4--198204,13-54,47----30688,364,4773,2534471,47-84,65---5835,68-114,65---4,4-5835,612-184,65----6,731924,1194,65-73,2--534471,420-244,47----30688,3254,6585,4655439,726-304,65---30688,331-374,47---5,669134,6Ось абсцисс – км;Ось ординат – значение общего сопротивления движению пассажирского поезда.1.5. Расчет тормозного путиДля определенного уклона пути и определенной массы поезда длину тормозного пути можно определить по формуле: (18)где – предтормозной путь (путь подготовки тормозов к торможению), м; – действительный тормозной путь, м; – скорость движения поезда в начальный момент торможения, км/ч; – время подготовки тормозов, с; и – соответственно начальная и конечная скорости движения поезда в i-ом интервале скоростей движения (принимается интервал в 10 км/ч); – удельная тормозная сила; – основное удельное сопротивление движению поезда при холостом ходе электровоза, кс/т;Удельная тормозная сила определяется по формуле: (19)где – расчетный коэффициент трения тормозной колодки, определяемый для средней скорости на i-м интервале ; – расчетный тормозной коэффициент, Н/кН.Расчетный коэффициент трения тормозной колодки в зависимости от скорости для композиционных колодок определяется по формуле:(20)Расчетный тормозной коэффициент θР определяется по формуле: (21)где – сумма расчетных сил нажатия тормозных колодок всего поезда, тс; Р – вес локомотива, т; Q – суммарный вес вагонного состава, кН.Суммарное расчетное нажатие тормозных колодок определятся умножением установленного расчетного нажатия тормозных колодок на одну ось на количество осей поезда. Для пассажирских вагонов, оборудованных композиционными тормозными колодками с массой тары от 42 до 47 тонн, от 47 до 52 тонн и 53 и более тонн, величины расчетных нажатий на одну ось соответственно равны 9, 10 и 11 тонн. Массы тары вагонов 61-820, 61-850 и 61-826 составляют соответственно 47,6, 50,3, 47,6 т, значит, расчетная сила нажатия тормозных колодок на одну ось для каждого вагона будет 10 т.Для пассажирских поездов, оборудованных электропневматическими тормозами, время подготовки тормозов к торможению определяется по формуле:(22)Проведем расчет показателей для интервала скоростей – 90 - 80км/ч: км/ч, =1700, = 4,47 Н/кН, уклон = -3,8‰Расчетный коэффициент трения тормозной колодки:Расчетный тормозной коэффициент:Удельная тормозная сила: (Н/кН) Тормозной путь: (м) (м)(м)Показатели для остальных интервалов скоростей рассчитываются аналогично. Результаты сведены по данной в методических указаниях форме и представлены в таблице (табл. 8).Таблица 8Расчетные значения средней скорости, удельной тормозной силы, расчетного коэффициента трения тормозных колодок, удельного сопротивления движению поезда для интервалов скоростей и .Определяемые значенияИнтервалы скоростей vнi - vкi90-8080-7070-6060-5050-4040-3030-2020-1010-0v²нi - v²кi1700150013001100900700500300100vсрi85756555453525155φкр0,260,270,280,280,290,300,320,330,35bт16,6417,2817,9217,9218,5619,220,4821,1222,4ω04,473,943,443,012,612,261,961,721,53ΔSд1409,5359,07308,71267,78216,06165,29111,8665,7020,72ΔSд2491,95430,79369,78322,35259,36197,76132,4777,5124,20ΔSд3265,41233,22201,08172,90140,19107,8774,3643,9914,12Полученные тормозные пути суммируем и определяем действительный тормозной путь : (м)Предтормозной путь рассчитываем, задавшись наибольшей скоростью . Обычно задаются максимальной скоростью локомотива (90 км/ч по условию), и рассчитываются показатели и . (с) (м)Тогда длина тормозного пути на первом спуске составит: (м)Длины тормозных путей на спуске и подъеме рассчитываются аналогичным образом и составляют: на подъеме: Выводы:В результате расчетов получилось, что минимальные предтормозной и тормозной пути составляют при подъеме состава, а максимальные – на том спуске, который является более крутым. Чем больше угол наклона, тем большую скорость развивает транспортное средство, следовательно, тем труднее ему тормозить, а значит, тормозной путь увеличивается в зависимости от уклона и скорости. 2. РАЗДЕЛ «ГРАЖДАНСКАЯ АВИАЦИЯ» 2.1. Эксплуатационные и летно-технические характеристики указанных типов ВС Эксплуатационные и летно-технические характеристики ВС приводятся согласно данным табл. 5. Таблица 5 Основные параметры и летно-технические характеристики воздушного судна № п/п ПоказательЕдиницы измерения Тип ВС Boeing-737-300Airbus-320-200Airbus-321-2001Год начала эксплуатации 1984198719962Страна-производитель СШАСШАСША3Тип и количество силовых установок CFM 56-3B2CFMI CFM56-5A/5B, IAE V2500-A5CFMI CFM56-5A/5B, LAE V2500-A5,4Мощность силовой установкикгс2 x 13600-15000 кгс2 x 11300-12000 кгс, 2 x 11300-12000 кгс2 x 13600-15000 кгс5Геометрические размеры самолёта:     - длина м 33,437,644,5- ширина м 28,934,134,1- высота м 11,1311,811,8- размах крыла м 28,934,134,1- площадь крыла м2 105,4122,4122,4- угол стреловидности крыла градусов 2528286Массы и нагрузки:     - пустой снаряженный самолет т 32,4662,550,6- максимальная взлётная масса т 62,827789- максимальная посадочная масса т52,536675,5- максимальная коммерческая нагрузка т 16,3718,623,5- число пассажиров в одноклассной (экономической) компоновке чел. 149180200- число пассажиров в двухклассной компоновке чел. 130150185- экипаж (число пилотов) чел. 222- запас топливат. 20,10529,8423,77Летные данные:     - максимальная крейсерская скорость самолёта км/ч 910840900- эксплуатационный потолок м 127001290012670- максимальная практическая дальность с полной нагрузкой топливом км 467054505500- потребная длина ВПП (по условиям МСА)м1940209020002.2. Определение максимально допустимых взлетной и посадочной масс самолета Максимально допустимую взлетную массу (mд.взл.) самолета во всех ожидаемых условиях эксплуатации определяют по фактическим метеорологическим условиям (температура воздуха, давление на аэродроме, являющееся функцией от высоты аэродрома над уровнем моря, скорость и направление ветра на уровне аэродрома), в зависимости от располагаемой длины, уклона и состояния поверхности ВПП.Для расчетов в настоящем курсовом проекте условно принимается, что для всех вариантов, предусматривающих встречный ветер при осуществлении полета, ветер на аэродроме вылета также будет встречным со скоростью 5 м/с. Для всех вариантов курсового проекта уклон ВПП аэродрома вылета принимается равным 0%. По значению располагаемой длины ВПП на аэродроме вылета необходимо определить расчетную располагаемую длину ВПП (LВПП расч.расп.) с учетом продольной составляющей ветра.В аэропорту А:Располагаемая длина ВПП = 4100 м., попутный ветер – 5 м/с.Из табл. 6 в методичке получаем значение: LВПП расч.расп. = 3685 м.В аэропорту В: Располагаемая длина ВПП = 4300 м., попутный ветер – 5 м/с.Из табл. 6 в методичке получаем значение: LВПП расч.расп. = 4100 м.В аэропорту Z: Располагаемая длина ВПП = 3600 м., попутный ветер – 5 м/с.Из табл. 6 в методичке получаем значение: LВПП расч.расп. = 3220 м.В зависимости от полученного значения расчетной располагаемой длины ВВП, а также указанных в индивидуальном задании условий на аэродроме вылета (высота над уровнем моря, температура) необходимо определить максимально допустимую взлетную массу самолета на взлете. Для расчетов были использованы следующие данные:для самолета Boeing 737-300 – из Приложения 5; для самолета Airbus-320-200 (A-320)– из Приложения 7; для самолета Airbus-321-200 (A-321) – из Приложения 8; Значение максимальной взлетной массы определяется путем нахождения пересечения строки с указанием высоты аэродрома над уровнем моря и температуры со столбцом соответствующей расчетной располагаемой длины ВПП. В случае расхождения значения LВПП расч.расп., со значениями, указанными в Приложениях, производится округление расчетной располагаемой длины ВПП в меньшую сторону до ближайшей имеющейся величины.Расчеты производятся в соответствии с Приложениями 5,7,8, Таблицы 1.Максимально допустимая взлетная масса самолета в зависимости от расчетной располагаемой длины ВПП и условий на аэродроме:LВПП расч.расп. = 3685 м., Hаэр = 500 м., tаэр = 0оС. Принимается среднее значение для 3300 м.B-737: Полученная масса = 62,82 т.A-320: Полученная масса = 77 т.A-321: Полученная масса = 89 т.