Материал: Подвижной состав железной дороги

(3.4)

где F_КР - расчетная сила тяги при расчетной скорости, Н;

Коэффициент тяги:

(3.5)

где Р_СЦ - сцепной вес локомотива;

Удельная масса локомотива, кг/кВт:

(3.6)

где m_Л - масса локомотива, кг

. СХЕМА РАСПОЛОЖЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЕПЛОВОЗА

Тепловоз ТЭ10М выпускается в двухсекционном (2ТЭ10М) и трехсекционном (3ТЭ10М) исполнении. Конструкционные особенности тепловоза ЗТЭ10М позволяют использовать секции для работы в трехсекционном, двухсекционном (две крайние или средняя в паре с любой крайней) и односекционном (крайние секции) исполнении. Схема тепловоза представлена на рис. 4.1. Секции тепловоза ТЭ10М соединены автосцепкой СА-3, крайние секции одинаковы по конструкции, на средней вместо кабины установлен тамбур, в котором размещено оборудование, необходимое для проведения реостатных испытаний секции и самостоятельного перемещения по деповским путям. Каждая секция тепловоза представляет собой шестиосный двухтележечный экипаж, объединенный главной рамой с кузовом и кабиной машиниста (для средней секции - тамбуром). Посередине кузова расположена дизель-генераторная группа, состоящая из дизеля и установленного с ним на одной общей раме генератора. Тяговый генератор вырабатывает ток, поступающий к шести тяговым электродвигателям, установленным на тележках. Через зубчатую передачу (пара цилиндрических шестерен) тяговые электродвигатели вращают колесные пары тепловоза. При пуске дизеля генератор работает в режиме электродвигателя, получая питание от аккумуляторной батареи.

Регулирование скорости тепловоза и тягового усилия производится путем изменения возбуждения генератора и частоты вращения вала дизеля.

Для расширения диапазона скоростей тепловоза, при которых используется полная мощность дизеля, применены две ступени ослабления возбуждения тяговых электродвигателей на 60 и 36%.

Схема возбуждения тягового генератора обеспечивает автоматическое поддержание постоянства мощности в рабочем диапазоне внешней характеристики, а также ограничение его тока и напряжения при превышении их максимально допустимых величин. Осуществляется это совместной работой регулятора скорости дизеля, тахометрического блока задания и узла обратной связи по току и напряжению тягового генератора. Регулятор скорости дизеля поддерживает установленную частоту вращения вала дизеля и совместно с тахометрическим блоком заданный по позициям контроллера уровень мощности. Узел обратной связи по току и напряжению тягового генератора состоит из трансформаторов постоянного тока и напряжения, панелей выпрямительных мостов, селективного узла и регулировочного сопротивления с выходом на управляющую обмотку амплистата возбуждения. Все электрические сигналы (токи) от узла обратной связи (через селективный узел), тахометрического блока и индуктивного датчика объединенного регулятора дизеля подаются на обмотку управления амплистата, ток выхода которого через возбудитель поддерживает оптимальные параметры генератора.

Тепловоз оборудован комплексным противобоксовочным устройством, обеспечивающим получение динамических жестких характеристик генератора, т, е. неизменность его напряжения при боксовании одной или нескольких колесных пар, а также своевременное обнаружение боксования и его прекращение с наименьшими потерями силы тяги тепловоза.

Все вспомогательные механизмы, а также отдельные электрические машины (двухмашинный агрегат и синхронный подвозбудитель) приводятся во вращение от вала дизеля через редукторы и валопроводы. Работа дизеля обеспечивается топливной системой, системами воздухоснабжения, смазки и охлаждения. Электрические машины (тяговый генератор и тяговые электродвигатели) оборудованы системой принудительной вентиляции. Кабина машиниста тепловоза защищена шумоизоляцией и оборудована отопительно-вентиляционной установкой. Тепловоз оборудован радиостанцией, установкой пожаротушения и автоматической сигнализацией, предупреждающей о возникновении пожара.

Рис. 4.1 Расположение оборудования на тепловозе.

На рис. 4.1 приняты следующие обозначения: 1 - пульт управления; 2 - ручной тормоз; 3 - вентилятор кузова; 4 - резервуар установки пенного пожаротушения; 5 - тяговый генератор; 6 - вентилятор охлаждения тягового генератора; 7 - тифон; 8 - редуктор вентилятора охлаждения тягового генератора; 9 - воздуходувка второй ступени (центробежный нагнетатель); 10 - воздухоохладитель; 11 - дизель; 12 - выпускное устройство; 13 - турбокомпрессор; 14 - адсорбер; 15 - бак для воды; 16 - подпятник вентилятора; 17 - колесо вентилятора; 18 - вал карданный; 19 - охлаждающие секции; 20 - гидропривод вентилятора холодильной камеры; 21 - тележка задняя; 22 - топливный бак; 23 - тележка передняя; 24 - скоростемер; 25 - сиденье машиниста; 26 - камера аппаратная правая; 27 - канал забора воздуха на охлаждение тяговых электродвигателей передней тележки; 28 - вентилятор охлаждения электродвигателей передней тележки; 29 - канал забора воздуха на охлаждение тягового генератора; 30 - маслопророкачивающий агрегат; 31 - воздухоочиститель правый; 32 - редуктор распределительный задний; 33 - фильтр грубой очистки масла; 34 - теплообменник; 35 - автоматический привод гидромуфты; 36 - фильтр тонкой очистки масла; 37 - синхронный подвозбудитель; 38 - канал забора воздуха охлаждение электродвигателей задней тележки; 39 - санузел; 40 - вентилятор охлаждения электродвигателей задней тележка; 41 - топливоподогреватель; 42 - воздухоочиститель левый; 43 - батарея аккумуляторная; 44 - топливоподкачивающий агрегат; 45 - выпускной канал охлаждения тягового генератора; 46 - редуктор распределительный передний; 47 - компрессор; 48 - двухмашинный агрегат; 49 - камера аппаратная левая.

локомотив тепловоз топливный тяга

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ ДИЗЕЛЯ

Тепловозные двигатели внутреннего сгорания с самовоспламенением (дизели) принадлежат к тепловым двигателям. Тепловая энергия в них преобразуется в механическую посредством различных газообразных веществ: воздуха, горючей смеси, продуктов сгорания топлива, водяного пара и др. Работа дизеля оценивается большим количеством технико-экономических, тепловых, экологических и других показателей.

Среднее эффективное давление, МПа,

 (5.1)

где N_e - эффективная мощность дизеля, кВт;

τ - тактность дизеля;_h - рабочий объем одного цилиндра, м³;- число цилиндров;- частота вращения коленчатого вала, ;

,(5.2)

где D,S - диаметр цилиндра и ход поршня соответственно, м,

 м³;

МПа.

Среднее индикаторное давление, МПа,

,(5.3)

где η_М - механический КПД дизеля.

 МПа.

Эффективный КПД дизеля,

 (5.4)

где - низшая теплота сгорания дизельного топлива (= 42600 кДж/кг); _e - удельный эффективный расход топлива, .

Индикаторный КПД дизеля,

, (5.5)

Удельный индикаторный расход топлива, ,

, (5.6)

Часовой расход топлива дизелем на номинальном режиме, кг/ч,

В_ч=b_eN_e, (5.7)

B_ч=0,215·2208 = 474,72 кг/ч.

Количество топлива, подаваемого в цилиндр за каждый цикл, кг,

, (5.8)

Теоретически необходимое количество воздуха, требуемое для сгорания 1 кг топлива, по составу топлива в долях массы, кмоль/кг,

, (5.9)

где С, Н, О - состав дизельного топлива в долях массы:

углерод С = 0,86;

водород Н = 0,135;

кислород О = 0,005.

Теоретически необходимое количество воздуха, требуемое для сгорания 1 кг топлива, кг/кг,

,(5.10)

где m_В = 28,29 кг/кмоль - молекулярная масса воздуха.

Суммарный коэффициент избытка воздуха,

,(5.11)

где φ - коэффициент продувки;

α - коэффициент избытка воздуха для сгорания.

Часовой расход воздуха дизелем, кг/ч,

, (5.12)

Секундный расход воздуха дизелем, кг/с,

,(5.13)

Количество отработавших газов, кг/ч,

,(5.14)

Количество отработавших газов, кг/с,

, (5.15)

кг/с.

Количество продуктов сгорания на 1 кг топлива, кмоль/кг,

,(5.16)

 кмоль/кг.

Молекулярная масса отработавших газов, кг/кмоль,

 кг/кмоль.

6. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ ТЕПЛОВОЗА

В электрическую цепь тепловоза с электрической передачей входят тяговые генератор (ТГ) и электродвигатели (ТЭД). Если на тепловозе применена передача переменно-постоянного тока, то для выпрямления трехфазного переменного тока генератора применяется выпрямительная установка.

Мощность тягового генератора должна быть такой, чтобы в заданном диапазоне изменения тока генератора и при наименьшей нагрузке вспомогательных машин и механизмов вся свободная мощность первичного двигателя поглощалась генератором.

Свободная мощность дизеля, передаваемая электропередаче, кВт,

Р_ен = N_eβ_с , (6.1)

где β_с - коэффициент свободной мощности.

Р_ен = 0,90∙2208 = 1987,2 кВт.

Номинальная мощность на зажимах генератора постоянного тока, кВт,

Р_ТГ = Р_ен η_ТГ , (6.2)

где η_тг - КПД тягового генератора.

Р_{ТГ н} = 1987,2∙0,91 =1808,352 кВт.

Длительное напряжение генератора, В,

 , (6.3)

где - максимальное напряжение генератора ()

В. Длительная сила тока генератора, А,

, (6.4)

А.

Длительная мощность тягового электродвигателя, кВт,

 ,(6.5)

где m - количество тяговых электродвигателей.

кВт.

Угловая скорость вала электродвигателя, рад/с,

, (6.6)

где υ_к - конструкционная скорость тепловоза, км/ч.

 - максимальная угловая скорость вращения вала электродвигателя (= 228 рад/с).

 рад/с.

Длительный вращающий момент электродвигателя, кН∙м,

, (6.7)

где - длительная мощность тягового электродвигателя, кВт;

 - КПД тягового электродвигателя.

 кН∙м.

Сила тока электродвигателя в длительном режиме, А,

,(6.8)

где  - число параллельных ветвей силовой цепи.

А.

Передаточное число тягового редуктора,