Министерство Транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС)

Кафедра «Локомотивы»

ЛОКОМОТИВЫ. ОБЩИЙ КУРС.

Пояснительная записка к курсовой работе

Cтудент гр. 36 Б

__________ Белоглазов К.Ю.

__________

Руководитель -

доцент кафедры «Локомотивы»

__________ Белоглазов А.К.

__________

Омск 2008

УДК 629.436

РЕФЕРАТ

Курсовая работа содержит 38 страницы, 10 рисунков, 1 таблица, 6 источника.

Тепловоз 2ТЭ10М, дизель, параметры, тяговый генератор.

Объект исследования – тепловоз 2ТЭ10М.

Цель работы − рассчитать показатели дизеля, электрической передачи, определить динамические показатели, а так же научиться рассчитывать основные характеристики тепловозов. Закрепить знания, полученные от теоретических занятий по дисциплине: «Локомотивы. Общий курс».

В результате исследования были рассчитаны:

• показатели работы дизеля и его характеристики;

• параметры электрической передачи и характеристика подвески тягового электродвигателя;

• динамические показатели тепловоза;

• представлено описание систем тепловоза.

Значения исходных данных для выполнения курсовой работы

Марка тепловоза	2ТЭ10М
Эффективная мощность дизеля, кВт	2208
Тактность	2
Число цилиндров	10
Частота вращения коленчатого вала дизеля, с-1	14,1
Диаметр цилиндра, мм	207
Ход поршня, мм	2*254
Удельный эффективный расход топлива, кг/(кВт∙ч)	0,215
Коэффициент продувки	1,5
Механический КПД дизеля	0,84
Скорость тепловоза, км/ч расчётная конструкционная	24,6 100
Число ведущих осей или тяговых двигателей	6
Диаметр ведущих колёс, м	1,05
Сцепной вес тепловоза, кН	1356
Статический прогиб рессорного подвешивания, мм	100
Коэффициент избытка воздуха для сгорания	1,95
КПД тягового электродвигателя	0,94
КПД тягового генератора	0,93
Коэффициент свободной мощности	0,84
Радиус кривой для динамического вписывания, м	700
Возвышение наружного рельса в кривой, мм	110
Состав дизельного топлива в долях массы углерод водород кислород	0,86 0,135 0,005
Низшая теплота сгорания дизельного топлива, кДж/кг	42600
Максимальное напряжение генератора, В	750
Максимальная угловая скорость вращения вала электродвигателя, рад/с	228

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение ……………………………………………………………………..………5

1. Определение показателей работы дизеля ...……………………………..……...6

2. Расчет параметров электрической передачи тепловоза ………………... ...….12

3. Определение динамических показателей тепловоза ...…………………..........19

4. Системы тепловоза …………………………………………………………..….21

4.1. Топливная система ………………………………………………... …..21

4.2. Масляная система ……………………………………………….......... .24

4.3. Водяная система …………...…………………………………….......... 31

4.4. Воздухоснабжение ………...…………………………………….……..34

Заключение ………………………………………………………………….……..37

Библиографический список…………….. ……………………………………….. 38

ВВЕДЕНИЕ

Железные дороги — основной вид транспорта Российской Федерации. Они имеют важнейшее государственное, народнохозяйственное и оборонное значение и являются одним из факторов повышения культурного уровня населения, расширения взаимного общения народов, укрепления их дружбы, развития международных связей.

Буквально за последние 5-10 лет произошли коренные изменения в технике, методах эксплуатации и экономике железнодорожного транспорта, повысились скорости движения и массы поездов. Осуществлены крупнейшие мероприятия по техническому перевооружению железных дорог на основе электрификации, внедрения тепловозной тяги, автоматики, телемеханики, комплексной механизации и электронно-вычислительной техники.

Наша промышленность оснастила железнодорожный транспорт электровозами, тепловозами и вагонами новейших конструкций, рельсами тяжелого типа и железобетонными шпалами, современными устройствами автоматики и телемеханики и машинами для трудоемких работ. Внедрение новой техники сопровождалось дальнейшим совершенствованием методов эксплуатационной работы в целях освоения непрерывно растущих объемов перевозок. Модернизация локомотивного хозяйства не стоит на месте, повышаются экономические показатели, увеличивается производственный рост, путем внедрении новых технологий инженерами-железнодорожниками.

В Министерстве путей сообщения на дорогах, и на ряде заводов железнодорожного транспорта созданы вычислительные центры. Ведутся разработка и внедрение автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом. Дальнейшее развитие получили контейнерные перевозки; внедряется единая контейнерно-транспортная система. В последние годы построены новые железнодорожные линии.

1. Определение показателей работы дизеля

Тепловозные двигатели внутреннего сгорания с самовоспламенением принадлежат к тепловым двигателям. Тепловая энергия в них преобразуется в механическую посредствам 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.

В данном разделе необходимо определить ряд основных показателей работы дизеля.

Среднее эффективное давление p_е определяются из выражения, МПа:

, (1.1)

откуда

, (1.2)

где N_e- эффективная мощность дизеля , кВт;

i – число цилиндров ;

n – частота вращения коленчатого вала , с^-1 ;

τ – тактность дизеля ;

V_h- рабочий объем одного цилиндра, м³ .

Определяем рабочий объем одного цилиндра, м³:

, (1.3)

где D – диаметр цилиндра , м ;

S – ход поршня , м .

Для двухтактных дизелей со встречнодвижущимися поршнями в формулу (1.3) подставляем двойной ход порщня .

м³ ,

МПа.

Определяем среднее индикаторное давление, МПа :

, (1.4)

где - механический КПД дизеля .

МПа .

Определяем эффективный КПД дизеля :

, (1.5)

где - низшая теплота сгорания дизельного топлива , кДж/кг ;

- удельный эффективный расход топлива , кг/(кВт*ч) .

.

Определяем индикаторный КПД дизеля :

, (1.6)

.

Определяем удельный индикаторный расход топлива , кг/(кВт*ч) :

, (1.7)

кг/(кВт*ч) .

Определяем часовой расход топлива дизелем на номинальном режиме , кг/ч :

, (1.8)

, кг/ч .

Определяем количества топлива ,подаваемого в цилиндр за каждый цикл , кг:

, (1.9)

кг .

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

, (1.10)

где C , H , O – состав дизельного топлива в долях массы .

кмоль/кг .

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

, (1.11)

где = 28,29 кг/моль – молекулярная масса воздуха.

кг/кг .

Определяем суммарный коэффициент избытка воздуха:

, (1.12)

где - коэффициент продувки ;

- коэффициент избытка воздуха для сгорания.

.

Определяем часовой расход воздуха дизелем, кг/ч :

, (1.13)

кг/ч .

Определяем секундный расход воздуха дизелем, кг/с:

, (1.14)

кг/с .

Определяем количество отработавших газов, кг/ч :

, (1.15)

кг/ч.

Определяем количество отработавших газов, кг/с :

, (1.16)

кг/с .

Определяем количество продуктов сгорания на 1кг топлива, кмоль/кг:

, (1.17)

кмоль/кг.

Определяем молекулярная масса отработавших газов, кг/кмоль:

, (1.18)

кг/кмоль .

Рис. 1. Внешний вид дизеля 10Д100:

1 — турбокомпрессоры; 2, 4, 8, 9 — люки; 3 — воздухопровод; 5 — воздухоохладитель; 6 — отсек топ­ливных насосов и форсунок; 7 — генератор; 10 — поддизельная рама; 11, 12 — водяные насосы; 13 — масляный насос; 14 — регулятор частоты вращения и мощности; 15 — выпускные патрубки

На железнодорожном транспорте работает более 90 % (от общего ко­личества) магистральных тепловозов, на которых установлены дизели 2Д100 и 10Д100 средней быстроходности, от­носящиеся к мощностному ряду дизе­лей типа Д100, созданных на Харь­ковском заводе транспортного маши­ностроения. Число цилиндров, их раз­меры, ход и средняя скорость порш­ней, частота вращения коленчатых ва­лов, порядок работы цилиндров, сте­пень сжатия, рабочий объем цилинд­ров у этих дизелей одинаковы. Пуск дизелей электрический от тягового ге­нератора.

Увеличение мощности дизеля 10Д100 до 2210 кВт достигнуто путем повышения давления наддувочного воз­духа с 0,13 МПа до 0,22 МПа, охлаж­дения наддувочного воздуха перед по­ступлением в цилиндры до 65 °С и по­дачи большего количества (примерно на 40 %) топлива в цилиндры за цикл. В отличие от дизеля 2Д100 на 10Д100 установлен объединенный регулятор частоты вращения и мощности, при­менена двухступенчатая система над­дува воздуха с использованием энер­гии отработавших газов, установлены водяные охладители для охлаждения наддувочного воздуха. Дизели спроек­тированы с учетом применения круп­ноагрегатного метода ремонта и могут эксплуатироваться в различных кли­матических условиях. Дизели 10Д100 имеют в одном блоке два коленчатых вала (верхний и нижний), связанных между собой вертикальной передачей, и по два поршня в одном цилиндре, которые головками направ­лены навстречу друг к другу.

Валы дизеля вращаются в проти­воположных направлениях с одинако­вой частотой, а поршни имеют одина­ковые значения хода и скорости пере­мещения навстречу друг другу. Это обеспечивает работу дизеля без зна­чительных вибраций. Блок дизеля стальной сварной конструкции разде­лен по горизонтали и вертикали пере­городками. По горизонтали блок де­лится перегородками на пять отсеков: верхнего коленчатого вала, продувоч­ного воздуха, топливных насосов и форсунок, выпускных коллекторов и нижнего коленчатого вала. По длине блок поделен на три отсека: механиз­ма управления, втулок цилиндров, вертикальной передачи. Дизели типа Д100 работают по двухтактному циклу. Следовательно, при максимальной частоте вращения коленчатого вала 850 об/мин в каждом цилиндре проис­ходит 850 полных циклов в 1 мин. При движении поршней навстречу друг другу от их наружных мертвых точек к внутренним в начале нижний пор­шень перекрывает выпускные окна, а затем верхний — впускные. При дви­жении поршней от внутренней мерт­вой точки к наружной, наоборот, вна­чале нижние поршни открывают вы­пускные окна, а затем верхние — впускные. Такая очередность закры­тия и открытия окон объясняется тем, что нижний коленчатый вал по углу поворота опережает верхний на 12°, т. е. когда колено нижнего вала рас­положено вертикально и поршень на­ходится во внутренней мертвой точке, то колено верхнего вала еще не дошло до внутренней мертвой точки на угол в 12°. Ког­да нижний поршень не дошел на (10±1)° до внутренней мертвой точ­ки вцилиндр, через форсунку под давлением 21 МПа впрыскивается в камеру сгорания топливо в мелкораспыленном виде. Топливо смешивается со сжатым воз­духом, имеющим температуру 500— 600 °С, и воспламеняется. При горении топлива образуются газы, давление которых достигает 9,5—12 МПа. Газы давят на головки, поршней, они рас­ходятся к наружным мертвым точкам и при помощи шатунно-кривошипного механизма возвратно-поступательное движение поршня превращается во вращательное движение коленчатого вала.