2. Составление компоновочной схемы расположения оборудования на тепловозе.

Рис. 1. Тепловоз 2ТЭ116, продольный разрез и план: / — кондиционер; 2 — вентилятор охлаждения тормозных резисторов; 3 — выпрямительная установка; 4 — блок выпрямителей управления возбуждением; 5 — вентилятор кузова; 6 — вентилятор охлаждения тягового генератора; 7 — кассета очистки воздуха, охлаждающего тяговый генератор; 3 — глушитель; 9 — бак для воды; 10 — кассета очистки воздуха, охлаждающего ТЭД задней тележки; // — всасывающий канал вентилятора охлаждения ТЭД задней тележки; 12 — жалюзи верхние; 13 — вентиляторы холодильной камеры; 14 — тяговый электродвигатель; 15, 21 — тележки; 16 — аккумуляторная батарея; 17 — топливный бак; 18 — маслопрокачнвающий агрегат; 19 — рама тепловоза; 20 — тяговый генератор; 22 — гаситель колебаний; 23 — роликовая опора кузова; 24 — главный резервуар; 23 — тифон; 26, 55 — передние бункеры для песка; 27 — электрическое устройство автоматики; 28 — высоковольтная камера; 29 — вентилятор охлаждения выпрямительной установки; 30 — инвертор кондиционера; 31, 38 — вентиляторы охлаждения тяговых электродвигателей; 32 — установка порошкового пожаротушения; 33 — возбудитель; 34 — канал бокового забора воздуха; 35 — охладитель масла для дизеля; 36, 48 — воздухоочистители дизеля; 37 — фильтр тонкой очистки масла; 39 — тормозной компрессор; 40 — редуктор; 41 — электродвигатель привода компрессора; 42, 45 — радиаторные секции; 43, 44 — задние бункеры для песка; 46 — боковые жалюзи; 47 — санузел; 49 — топливоподкачивающнй агрегат; 50 — подогреватель топлива; 31 — дизель; 52 — жалюзи вентиляции кузова; 53 — стартер-генератор

3. Определение основных параметров работы дизеля и охлаждающего устройства

К основным параметрам работы дизеля относятся среднее индикаторное и среднее эффективное давления, средняя скорость поршня, индикаторный и эффективный КПД, удельный расход топлива.

Среднее эффективное давление p_е характеризует полезную мощность дизеля, отнесенную к коленчатому валу (фланцу отбора мощности), а среднее индикаторное давление p_i соответствует мощности, полученной непосредственно в цилиндре двигателя. Эту мощность называют индикаторной.

Заданная мощность составляет P_e = 4500 кВт, мощность дизеля тепловоза‑образца 2206 кВт, заданная мощность одного дизеля

кВт.

Эффективная P_е ном и индикаторная мощности связаны соотношением

,

откуда

, кВт.

где P_e ном — номинальная эффективная мощность одного дизеля, получаемая делением заданной мощности P_e на число секций тепловоза;

—механический КПД дизеля (0,85).

Механический КПД дизеля характеризует механические и гидравлические потери в трущихся частях двигателя, а так же расход части мощности на привод вспомогательных механизмов дизеля (топливных, масляных, водяных насосов, механизма газораспределения и др.) Его значение находится в пределах от 0,78 до 0,9.

Часовой расход топлива дизеля B_ч , кг/ч

,

где b_е — удельный расход топлива, приходящийся на 1 кВт эффективной мощности, кг/(кВт ^. ч).

Удельный расход топлива характеризует степень совершенства преобразования химической энергии топлива в механическую в тепловом двигателе. Для современных дизелей он составляет:

— 0,204 – 0,225 кг/(кВт ^.ч).

Эффективный КПД дизеля _е есть отношение количества теплоты, эквивалентной эффективной мощности, к располагаемой теплоте, полученной от сгорания топлива в цилиндрах в течение часа,

,

где H_и = 42500 кДж/кг — теплота сгорания дизельного топлива (количество теплоты, выделяемой при сгорании 1 кг топлива).

Индикаторный КПД дизеля _i .

.

Значение _м примем равным 0,85.

Объем цилиндра

м³.

По заданной мощности определим (несколько отличающейся от мощности выбранного дизеля) новые параметры работы дизеля: среднее эффективное и индикаторное давления, эффективный и индикаторный КПД, а так же давление воздуха p_к перед впускными органами цилиндра (давление наддува).

Среднее эффективное давление в МПа:

при P_e ном = 2250 кВт

, МПА

где τ — тактность дизеля;

i — число цилиндров;

n — частота вращения коленчатого вала дизеля, с^-1;

—рабочий объем цилиндра, м³,

здесь d_ц , S — диаметр цилиндра и ход поршня, м.

при P_e ном = 2206 кВт

МПа.

Цикловая подача топлива в цилиндры дизеля q_ц , кг/цикл

.

Цикловая подача топлива:

при P_e ном = 2250 кВт

кг/цикл,

при P_e ном = 2206 кВт

кг/цикл.

Давление воздуха p_к перед впускными органами цилиндра дизеля (давление наддува) существенно влияет на мощность дизеля и определяется из выражения цикловой подачи топлива в цилиндры дизеля

,

где η_V — коэффициент наполнения. Принимается равным 0,85 — для 4^х‑тактных дизелей и 0,8 — для 2^х‑тактных;

α — коэффициент избытка воздуха. Примем α = 1,95;

L₀ — теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, КМоль/кг; принять L₀ = 0,495 КМоль/кг;

T_к — температура воздуха перед впускными клапанами, К; примем T_к = 60 + 273 = 333  К.

Давление наддува:

при P_e ном = 2206 кВт

МПа,

при P_e ном = 2250 кВт

МПа.

МПа.

Таким образом, чтобы поднять мощность дизеля с P_e ном = 2206 кВт до P_e ном = 2250 кВт нужно повысить давление наддува на 0,0046 МПа и увеличить цикловую подачу топлива на 0,00002 кг/цикл.