Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

(ОмГУПС)

Кафедра ” Локомотивы ”

ЛОКОМОТИВЫ ОБЩИЙ КУРС

Пояснительная записка к курсовой работе

студент гр. 36 в

_________________

«___» _____________ 2008г

Руководитель -

преподаватель кафедры

«Локомотивы»

__________________

«___» _____________ 2008г

Омск 2008

УДК 629.421.2

РЕФЕРАТ

Курсовая работа содержит 32 страницы, 9 рисунков, 3 таблицы, 3 источника.

Тепловоз , номинальная мощность тепловоза, расчетная скорость, коэффициент полезного действия тепловоза, удельная теплота сгорания топлива, удельный расход топлива, сцепной вес локомотива, дизель-генераторная установка, параметры, водяная система, силовая схема, система воздухоснабжения, электрические машины тепловоза, рессорное подвешивание.

Объектом исследования является тепловоз ТЭП70

Целью работы является закрепление теоретических знаний, полученных при изучении дисциплины. Выполнено расчет показателей работы дизеля, расчет параметров электрической передачи тепловоза, расчет динамических показателей тепловоза, краткое описание систем тепловоза. Выполнено по основным требованиям оформления пояснительной записки и графической части.

ЗАДАНИЕ

Вариант 86

Тепловоз-образец: ТЭП70

Эффективная мощность дизеля N_е, кВт………………………………………2940

Тактность……………………………………………………………………………4Число цилиндров i .....……………………………………………….…………….16

Частота вращения коленчатого вала n, с……………………….…………….16,67

Диаметр цилиндра D, мм……………………………………….………………..260

Ход поршня S, мм………….…………………………………….……………….260

Удельный эффективный расход топлива b , кг/(кВт∙ч)…….……….………..0,211

Коэффициент продувки φ…………..……………………………………………1,05

Механический КПД дизеля ɳ …………………………………………………..0,85

Скорость тепловоза, км/ч

Расчетная υ …………………………………………….………………………..50

Конструкционная υ …………………………………………………………...160

Число ведущих осей или количество тяговых электродвигателей m…………....6

Диаметр ведущих колес D, м………………………………………………….…1,22

Сцепной вес тепловоза P , кН…………………………………………………...1266

Статический прогиб рессорного подвешивания f , мм………………………....175

Коэффициент избытка воздуха для сгорания α ……………………………..…1,98

КПД тягового электродвигателя ƞ ……………………………………………..0,95

КПД тягового генератора ƞ …………………………………………………….0,92

Коэффициент свободной мощности β ………………………………………....0,86

Радиус кривой для динамического вписывания R , м…………………………..550

Возвышение наружного рельса в кривой h, мм…………………………………130

ОГЛАВЛЕНИЕ

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

1. Расчеты………………………………………………………………………..7

1.1. Определение показателей работы дизеля…...……………………..… 7

1.2. Расчет параметров электрической передачи тепловоза………..…….15

1.3. Определение динамических показателей тепловоза…………..……..21

2. Системы тепловоза…………………………………………………………..23

   0. 2.1. Топливная система………………………………………………….….23

   1. 2.2. Водяная система……………………………………………………..…25

   2. 2.3. Масляная система……………………………...………....……………27

   3. 2.4. Воздушная система……………………………………………...……..29

Заключение………………………………………………..……………………..31

Библиографический список ………………………….……………………….. 32

ВВЕДЕНИЕ

Сегодня в отрасли формируется новая стратегия управления перевозками, в основе которой лежат экономические приоритеты. Сложившиеся в 80-е годы технологии, ориентированные на максимальную загрузку подвижного состава и участков сейчас под давлением транспортного рынка должны уступить место более эффективным методам, обеспечивающим сбалансированный маршрут перевозок с учетом взаимодействия с морскими портами, складами и конечным потребителем. Эти изменения затрагивают всю железнодорожную систему и, прежде всего, требуют повышения отдачи от работы центра управления перевозками, локомотивного и вагонного хозяйств. Укрупнение эксплуатационных полигонов, жесткий контроль рационального использования локомотивов и их технического состояния предъявляют высокие требования к эффективности управления на всех участках работы локомотивного хозяйства. При этом, что особенно важно, необходима слаженная деятельность движенцев и локомотивщиков. Не секрет, что именно несогласованность их взаимодействия приводит к потерям в перевозочном процессе. Максимально точно определить необходимый парк, не допустить нарушения межремонтных периодов и рационально запланировать работу локомотивных бригад — вот основные задачи, которые не могут в современных условиях быть реализованы без эффективных информационных технологий. Также нельзя забывать, что при самой совершенной системе организации перевозок ее конечным звеном является бригада, управляющая локомотивом. Готовность к работе и исправность машины — важнейшие факторы безопасности движения и надежности железнодорожного транспорта.

На начальной стадии развития информационного комплекса в 80-х годах ставилась самая простая задача: определить дислокацию всех локомотивов и бригад на дороге. Этот этап давно прошел. Теперь, находясь в Москве, в АСУТ можно увидеть состояние локомотивов и бригад любой дороги с задержкой в 1-2 минуты от реального времени. Для расчета эксплуатационных показателей не нужно как раньше ждать 2 - З дня для сбора и обработки всех маршрутов машинистов — в оперативном режиме можно рассчитать пробег, тонно-километровую работу локомотива и рабочее время бригады. С развитием автоматизированных систем разделение на оперативную и статистическую отчетности становится все более условным. Сегодня при напряженном графике работы и минимальном штате уже невозможно обходиться чисто учетными констатирующими системами. Пришло время внедрения технологически сложных управляющих функций, таких как расчет годовой программы ремонта локомотивов, автоматизированная подвязка локомотивных бригад к поездам, анализ надежности конкретного оборудования с учетом его фактического пробега и выполненных ремонтов. В соответствии с поставленной президентом ОАО «РЖД» задачей, особое внимание уделяется контролю технического состояния локомотивного парка. Это необходимо для обеспечения безопасности движения поездов, реализации мотивационной и инвестиционной политики ОАО «РЖД».

1. Расчеты

1.1. 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 других показателей.

В данном разделе необходимо определить ряд основных показателей работы дизеля.

Среднее эффективное давление p_e определяется из выражения, МПа:

(1.1)

Тогда имеем:

(1.2)

где – эффективная мощность дизеля, кВт;

i – число цилиндров;

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

– тактность дизеля;

– рабочий объём одного цилиндра, м³.

Подставляя значения в выражение (1.2), получаем:

.

(1.3)

где D, S– диаметр цилиндра и ход поршня соответственно, м.

Подставляя значения в выражение (1.3), получаем:

.

Среднее индикаторное давление, МПа,

(1.4)

где – механический КПД дизеля.

Подставляя значения в выражение (1.4), получаем:

.

Эффективный КПД двигателя,

(1.5)

где – низшая теплота сгорания дизельного топлива, кДж/кг,

– удельный эффективный расход топлива, кг/(кВт∙ч).

Подставляя значения в выражение (1.5), получаем:

.

Индикаторный КПД дизеля,

(1.6)

Подставляя значения в выражение (1.6), получаем:

.

Удельный индикаторный расход топлива, кг/(кВт∙ч),

(1.7)

Подставляя значения в выражение (1.7), получаем:

.

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

(1.8)

Подставляя значения в выражение (1.8), получаем:

.

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

(1.9)

Подставляя значения в выражение (1.9), получаем:

.

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

(1.10)

где С, Н, О – состав дизельного топлива в долях массы.

Подставляя значения в выражение (1.10), получаем:

.

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

(1.11)

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

Подставляя значения в выражение (1.11), получаем:

.

Суммарный коэффициент избытка воздуха,

(1.12)

где φ – коэффициент продувки;

α – коэффициент избытка воздуха для сгорания.

Подставляя значения в выражение (1.12), получаем:

Часовой расход воздуха дизелем, кг/ч,

(1.13)

Подставляя значения в выражение (1.13), получаем:

.

Секундный расход воздуха дизелем, кг/с,

(1.14)

Подставляя значения в выражение (1.14), получаем:

.

Количество отработавших газов, кг/ч:

(1.15)

Подставляя значения в выражение (1.15), получаем:

.

Количество отработавших газов, кг/с:

(1.16)

Подставляя значения в выражение (1.16), получаем:

.

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

(1.17)

Подставляя значения в выражение (1.17), получаем:

.

Молекулярная масса отработавших газов, кг/кмоль,

(1.18)

Подставляя значения в выражение (1.18), получаем:

.

Дизель-генераторная установка

Дизель-генератор 2А-9ДГ состоит из дизеля типа 2А-5Д49 и синхронного генератора, установленных на общей поддизельной раме и соединенных муфтой пластинчатого типа. Дизель 2А-5Д49, созданный на базе двигателя I6ЧН 26/26 мощностью 3000 л. с. Дизель-генератор 2А-9ДГ имеет до 90% узлов и деталей, унифицированных с узлами и деталями дизель-генераторов 1-9ДГ (тепловоз 130), 1А-9ДГ (тепловоз 2ТЭ116), 3-9ДГ (тепловоз ТЭ114.). При создании дизель-генератора 2А-9ДГ был использован опыт постройки, эксплуатации и ремонта указанных дизель-генераторов. Дизель-генератор удобен в обслуживании и ремонте. Его сборку и разборку производят агрегатами (узлами), что обеспечивает взаимозаменяемость, Высокая надежность и износостойкость дизеля обеспечиваются изготовлением деталей из высококачественных материалов, рациональным применением современных методов химико-термической обработки и поверхностного упрочнения деталей с применением качественных покрытий. Дизель четырехтактный, V-образный, шестнадцатицилиидровый, с газотурбинным наддувом и охладителем наддувочного воздуха. Дизель-генератор установлен на раме тепловоза на резинометаллических амортизаторах. Рама под дизель и генератор сварная. В емкость поддона заливают 1000 л масла. Подшипники коленчатого вала подвесного типа. Коленчатый вал цельнолитой из высокопрочного чугуна, азотированный. Для уменьшения напряжений, возникающих вследствие крутильных колебаний в системе (привод вспомогательных агрегатов — коленчатый вал дизеля — ротор генератора), на переднем конце коленчатого вала установлен комбинированный антивибратор. Шатунный механизм состоит из главных и прицепных шатунов. Прицепной шатун болтами прикреплен к пальцу, установленному в проушинах главного шатуна. Поршень составной. Головка прикреплена к тровку шпильками. В отверстия тронка установлен палец плавающего типа. Охлаждаются поршии маслом, поступающим из масляной системы дизеля через шатуны. В крышке расположены два впускных и два выпускных клапана, форсунка и индикаторный кран. На крышке установлены рычаги привода клапанов. Крышка нижней плоскостью опирается на блок и прикреплена к нему шпильками. Втулка цилиндра подвешена и прикреплена к крышке цилиндра шпильками. Стык между крышкой и втулкой (газовый стык) уплотнен стальной омедненной прокладкой. На втулку напрессована рубашка, которая образует полость для прохода охлаждающей воды. Лоток с распределительным валом установлен на верхней части блока. На лотке размещены топливные насосы. Распределительный вал (один на оба ряда цилиндров) приводится во вращение от коленчатого вала шестеренчатой передачей, расположенной на заднем торце блока цилиндров. Эта передача одновременно является приводом объединенного регулятора, механического тахометра, предельного выключателя, возбудителя, стартер-генератора. Топливная система высокого давления состоит из шестнадцати индивидуальных насосов золотникового типа и шестнадцати форсунок закрытого типа. Топливоподкачивающая система состоит из насоса, фильтра грубой очистки, фильтров тонкой очистки топлива и подпорного клапана, обеспечивающего необходимое давление топлива, поступающего к насосам. Предельный выключатель при повышении частоты вращения коленчатого вала выше допустимой посредством рычажной передачи выключает подачу топлива в цилиндры дизеля. При помощи привода механического тахометра можно периодически по мере необходимости включать тахометр для проверки частоты вращения коленчатого вала дизеля. Масляная система состоит из насоса, прокачивающего масло через теплообменники, второго, нагнетательного, насоса, фильтра грубой очистки, центробежных фильтров и маслопрокачивающего насоса. Все агрегаты и трубопроводы масляной системы, кроме маслопрокачивающего насоса, расположены на дизеле. Система охлаждения дизеля водяная, принудительная, двухконтурная замкнутого типа. Циркуляция воды в системе обеспечивается при помощи центробежных насосов. Картер дизеля вентилируется путем отсоса газов на всасывание в турбокомпрессор. Величина разрежения в картере регулируется автоматически. Для предотвращения скопления масла в ресивере наддувочного воздуха на дизеле имеется система удаления масла из ресивера в емкость, расположенную с левой стороны в раме. Для контроля за работой этой системы на раме имеется специальный штуцер. На переднем торце дизеля установлены привод насосов, водяные и масляные насосы, турбокомпрессор, охладитель наддувочного воздуха, реле давления масла, автомат системы вентиляции картера. С левой стороны дизеля расположены фильтр масла грубой очистки, центробежные фильтры, объединенный регулятор, пусковой сервомотор, привод механического тахометра и тахометр, а с правой стороны-фильтр тонкой очистки топлива, предельный выключатель и маслоотделительный бачок системы вентиляции картера. Теплообменники масла установлены с обеих сторон дизеля. С переднего торца дизеля от привода насосов имеется отбор мощности на привод вентиляторов холодильника тепловоза. От свободного конца генератора приводится вентилятор централизованного воздухоснабжения тепловоза. Пуск дизеля осуществляется через привод распределительного вала стартер-генератором расположенным на тяговом генераторе. В генераторном режиме стартер-генератор питает цепи управления тепловоза и производит подзарядку аккумуляторных батарей. На тяговом генераторе также расположен возбудитель тягового генератора, получающий вращение от привода распределительного вала. Стартер-генератор и возбудитель соединены с приводом распределительного вала при помощи двойной резиновой пальцевой муфты. В системе тепловоза предусмотрена защита дизеля от перегрева воды и масла. На переднем торце дизеля установлено реле давления масла КРД-4, обеспечивающее через систему управления тепловоза защиту дизеля при отсутствии давления масла (блокировка пуска, сброс нагрузки, остановка дизеля). Имеется также защита дизеля от повышения давления газов в картере.

Таблица 1.1

Сравнение технических параметров дизеля 2А-9ДГ

Параметр	Полученное значение	Расчетное значение
Среднее эффективное давление, МПа	1,58	1,60
Индикаторный КПД дизеля	0,47	0,465
Эффективный КПД дизеля	0,401	0,398
Удельный индикаторный расход топлива, кг/(кВт ч)	180	210

Судя по табл.1.1 можно сказать, что полученные, в ходе работы, значения параметров дизеля 2А-9ДГ приблизительно сошлись с расчетными, что свидетельствует о том, что расчет выполнен верно.