第2章-列车运行阻力

DF型:
23
2) 货车单位基本阻力的计算公式
滚动轴承重货车
w0" ＝0.92+0.0048v+0.000125v2 滑动轴承重货车 w0" ＝1.07+0.0011v+0.000 236v2 油罐重车专列 w0" ＝0.53+0.0121v+0.000 080v2 空货车(不分类型) w0" ＝2.23+0.005 3v+0.000 675v2
22
(2)内燃机车
w0´ = 2.93+0.0070v+0.000271v2 DF8型： w0´ = 2.40+0.0022v+0.000391v2 ND5型： w0´ = 1.31+0.0167v+0.000391v2 ND2型： w0´ = 2.98+0.0202v+0.000033v2
(kN)

对电力、内燃机车牵引的滚动轴承货车：
Wq [ P(5 iq ) G(3.5 iq )] g 103
(kN)
43
例题

SS3型电力机车牵引G=3500t滚动轴承 重货物列车，求在7‰上坡道起动时的总 阻力。以及在该坡道上以30km/h的速 度牵引运行时，列车基本阻力、单位基 本阻力、总阻力和单位总阻力为多少？
4)冲击和振动阻力 5)空气阻力 空气阻力由列车速度、列车外形和截面 积等因素决定。 Wa = CxΩρv2/2
Cx —空气阻力系数； Ω—列车最大截面积； ρ—空气密度； v —列车的相对速度。
17
Cx = 1
Cx = 1/4~1/5
Cx = 1/20
空气阻力系数与物体形状的关系图
18
总阻力的构成
f i Qi r R
8
影响摩擦系数的因素：
(1)轴承类型。滚动、滑动
9
影响摩擦系数的因素：
(2)润滑油的影响。 粘度降低，系数降低 (3) 列车运行速度。 随速度升高，系数先 下降后升高 (4)轴颈表面的单位压力：压力增大，系 数降低
10
摩擦系数变化曲线
11
基本阻力的组成(续)

2) 滚动阻力
40
例：求加算坡道和列车单位附加阻力
600 200 400 R=500 600 200 200 500
ws 1.5
3
500
1000
ห้องสมุดไป่ตู้
5
4
2000
41
3 列车运行阻力计算
1) 列车运行总阻力
) G w0 ( P G) i j ] g 103 W W0 Wj [( P w0
12
3) 滑动阻力
(1)车轮踏面与轨面各接触点的直径不相等。
13
3) 滑动阻力

(2)同一轮对的两个车轮直径不同。
14
3) 滑动阻力

(3)轮对组装不正确，也要引起车轮在钢 轨上发生纵向和横向滑动。
15
3) 滑动阻力
(4)列车的蛇行运动引起轮轨间产生摩擦阻力。
16
基本阻力的组成(续)

39
ij i
六、计算加算附加阻力注意的问题
2）设列车为质量带时：加算到列车
A 当曲线长(坡道、隧道)≥列车长 B 曲线长(坡道、隧道) <列车长
wr
600 wr R
Lc—列车长

600 Lr R Lc
通用式：
ij
Li 600 Lr Ls i ws Lc R Lc Lc
19
总阻力的构成
10km/h 100km/h 30% 30% 240km/h 20% 25%
轴承阻力 滚动阻力
滑动阻力 冲击和振动阻力
90% 8%
空气阻力
2%
40%
55%
20
二、列车运行中基本阻力的计算


单位基本阻力的计算公式：为列车运行 速度的二次三项式。 w0＝A+B· v+C· v2 (N/kN) A、B、C为试验测定的常数。 v — km/h
27


日本新干线高速列车的空气阻力
Da
Da
1 Av 2 (C dp l ) 2 d
——空气阻力； v ——列车速度； ——空气密度； A ——列车横截面面积； C dp ——头车压力阻力系数； ——列车侧面气动摩擦系数 d ——列车动力直径； l ——列车长度。
28
需要注意以下问题：
38
R
s
六、计算加算附加阻力注意的问题
1）假设列车为质点时：加算到坡道 600 w A 当曲线长(隧道)≥坡长 r R 60 0 B 曲线长(隧道) <坡长 wr
R
Lr Li
通用式： i j 或
600 Lr Ls i ws R Li Li
1 0.5 Ls ws Li Li
=1000sinα ≈i
33
二、曲线附加阻力
1) 产生的原因： (1) 由于离心力和外轨超高，车轮沿钢轨的横向 滑动及轮缘挤压钢轨的摩擦加剧。 (2) 曲线内外钢轨半径不等，使车轮沿钢轨的纵 向滑动增加。 (3) 车体不断转动，转向架内部的摩擦加剧。
34
曲线附加阻力 （续）
2) 计算公式: wr= A/R (N/kN) 我国标准轨距曲线附加单位阻力的计算 公式为： wr = 600/R (N/kN) 如果已知曲线的中心角a及弧长(即曲线 长度)Lr，则 10.5 a
2
列车运行阻力分类



列车运行阻力，按作用范围，可分为总 阻力和单位阻力。 （1）总阻力：作用在机车、车辆或列车 上全部重量上的阻力。W kN （2）单位阻力：平均到机车、车辆或列 车每kN重力上的阻力。w N/kN
3
单位阻力

机车单位阻力
车辆单位阻力
W 103 w Pg
(N／kN)
(1)基本阻力的试验都是在运行速度不小于 10km/h、外温不低于-10℃、风速一般不大 于5m/s的条件下进行的。 (2)低速运行时列车阻力变化比较复杂，所以当 v<10km/h时，计算基本阻力，规定按 v=10km/h计算。 (3)装载轻浮货物的车辆，凡不足标记载重50％ 的可按空车，达到标记载重50％及其以上的可 按重车计算其单位基本阻力。 (4)对于高速列车及无缝长钢轨的线路，阻力公 式应相应改变。
(kN)
2) 列车运行单位阻力
w w0 i j
( P w ) G w i P G
0 0
j
(N/kN)
42
3) 列车起动总阻力
) G wq ( P G) iq ] g 103 Wq W0q Wj [(P wq
44
小结


列车阻力的产生及影响因素 基本阻力 附加阻力 加算坡道 阻力的计算方法
45
作业

SS1型电力机车一台，车辆编组情况为： 标记载重50t的45辆(自重20t ，5辆空 车)，标记载重30t的20辆(自重15t ， 10辆空车)，车辆全部为滚动轴承，中磷 闸瓦，计算列车在20‰的长大上坡道上 以计算速度运行时的列车总阻力。
wr

Lr =L-(L1+L2)/2或Lr =L－l
Lr
35
三、隧道附加空气阻力
1) 隧道内有限制坡道时 ws ＝Ls ·v2／l07 (N/kN) 2)隧道内无限制坡道时 ws ＝0.00013· Ls (N/kN)
36
四、其他附加阻力
因气候条件引起的阻力
大风 严寒

37
五、加算附加阻力
第二章 列车运行阻力
1
定义及分类



定义：列车与外界相互作用产生的与列车运行 方向相反、阻碍列车运行的外力。 列车运行阻力，按组成方式，可分为机车运行 阻力和车辆运行阻力。 W＝W′+ W″ 列车运行阻力，按产生的原因，可分为基本阻 力和附加阻力。 基本阻力：机车、车辆， W0′，W0″， W0 附加阻力：列车， Wi ， Wr ， Ws
21
1) 机车单位基本阻力公式
(1)电力机车 SSl、SS3、SS4型 w0´ =2.25+0.0190v+0.000320v2 SS7型 w0´ =1.40+0.0038v+0.000348v2 SS8型 w0´ =1.02+0.0035v+0.000426v2 6K型 w0´ =3.25+0.0092v+0.000308v2 8G型 w0´ =2.55+0.0083v+0.000212v2
定义：用单位加算附加阻力 wj 表示因线 路条件产生的单位附加阻力之和，即： wj = wi + wr + ws (N/kN) 加算坡道的坡度千分数为： ij =i + wr + ws 即 600 i i 0.00013 L

j
ij i
10.5 0.00013 Ls Lr
26
4)国内动车组单位基本阻力计算公式

先锋号电动车组： 2 w0 1.65 0.0001v 0.000179v
中原之星电动车组： w0 1.28 0.0012v 0.000195v2 中华之星高速电动车组：
w0 1.16 0.00534v 0.000182v2

机车、车辆各零部件之间； 机车、车辆表面与空气； 车轮与钢轨之间的摩擦与冲击。
6
1 基本阻力
一、基本阻力的组成 (1) 轴承阻力 (2) 滚动阻力 (3) 滑动阻力 (4) 冲击和振动阻力 (5) 空气阻力
7
1 基本阻力
一、基本阻力的组成 1) 轴承阻力
fi R Qi r
29
三、机车、车辆起动单位基本阻力
1) 起动基本阻力的形成原因 (1)停留时，轴颈与轴承间的油量减少，摩 擦系数增大，阻力增大； (2)列车起动时滚动阻力增大； (3)轴箱温度降低，润滑油粘度增大； (4)加速阻力的存在：克服惯性。
30
三、机车、车辆起动单位基本阻力(续)
2) 起动单位基本阻力的计算： (1)机车起动单位基本阻力wq′，电力和内燃机车 wq′值均取5N/kN。 (2)车辆起动单位基本阻力wq″: ①滑动轴承货车：wq″= 3+0.4iq (N／kN)式 中 iq——起动地点的加算坡度千分数。 当计算结果wq″< 5N／kN时，应按wq″=5N ／kN取值。 ② 滚动轴承货车取3.5N／kN。 滑动轴承货车和滚动轴承货车取值不同？
24
2)货车单位基本阻力的计算公式


空重混编的货车按重量加权平均的方法 计算单位基本阻力。 公式：
25
3) 客车单位基本阻力的计算公式
客车不分空车、重车，也没有滚承、滑承之分。 公式如下： 21,22型客车 w0"＝ 1.66+0.0075v+0.000 155v2 25B、25G型客车： w0" ＝1.82+0.0100v+0.000 145v2 快速单层客车w0" ＝1.61+0.0040v+0.000187v2 快速双层客车w0" ＝1.24+0.0035v+0.000157v2
(N／kN)

W 103 w Gg
4
本章主要内容


列车阻力的产生及影响因素 基本阻力 附加阻力 加算坡道 阻力的计算方法
5
1 基本阻力
概念: 列车在空旷地段沿平直道运行时所受的阻力。 特点: 在列车运行过程中任何时候都存在。 列车在平直道上运行只有基本阻力。 用下标“0”表示。 成因:
31
2 附加阻力
组成： 坡道附加阻力 曲线附加阻力 隧道附加阻力
32
一、坡道附加阻力

i‰ = BC/AC i = BC/AC×l000＝1000tanα


由于α很小，所以i = 1000tanα≈ 1000sinα
坡道单位附加阻力：
wi =Wi/q = q×sinα ×1000/q
46