Расчёт и построение тяговой характеристики тепловоза

где m – масса поезда;

g – ускорение свободного падения, м/с².

m_т=35661/9,81=3635 т.

Определенную массу  поезда округляем в соответствии с правилами тяговых расчетов – до ближайших пятидесяти или  ста тонн.

m=3650т.

 

 

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ        ТЕПЛОВОЗА

 

Коэффициент полезного  использования мощности дизеля для  тяги,

φ_т=N_k/N_e (4.1)

φ_т=1002/1470=0,681.

Коэффициент полезного  действия тепловоза при нормальном режиме работы дизеля,

                                   η_т=3600·N_k/B_ч·Q^(н)_р,                                             (4.2)  

 

где N_k – касательная мощность, кН;

       B_ч – часовой расход топлива, кг/ч;

Q^(н)_р – удельная теплота сгорания топлива, кДж/кг;

B_ч=b_e·N_e, (4.3)

где b_e – удельный расход топлива, кг/кВт·ч;

N_e – номинальная мощность дизеля, кВт.

B_ч=0,210·1470=308,7 кг/ч;

η_т=3600·1002/308,7·42745=0,27.

Удельная сила тяги локомотива, Н/кВт,

f_уд=F_кр/N_e, (4.4) 

где F_кр – расчетная сила тяги при расчетной скорости, Н.

f_уд=350·10³/1470=238,1 Н/кВт.

Коэффициент тяги,

ψ_т=F_кр/P_сц, (4.5)

где P_сц – сцепной вес локомотива,

ψ_т=350/1776=0,197 H.

Удельная масса локомотива, кг/кВт,

m_уд=m_л / N_e, (4.6)

где m_л – масса локомотива, кг,

m_л=P_сц/g, (4.7)

m_л=1776/9,81=181,04 т.

m_уд=181040/1470=123,15 кг/кВт.

 

5. СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМЫ РАСПОЛОЖЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ   ТЕПЛОВОЗА

 

         Силовая установка и вспомогательное  оборудование тепловоза смонтированы  на главной раме. В качестве  силовой установки на тепловозе  применён дизель-генератор 2-26ДГ(7), состоящий из дизеля 2-2Д49 и синхронного  тягового генератора ГС-515, установленных на общей раме и соединённых пластинчатой муфтой. Для пуска дизеля применен стартер-генератор типа 2ПСГ-02  при работе его в режиме электродвигателя постоянного тока с питанием от аккумуляторной батареи. При работе дизеля стартер-генератор работает в генераторном режиме, обеспечивая питание электродвигателей привода компрессора, топливоподкачивающего и маслопрокачивающего насосов, а также цепей управления, освещения и зарядку аккумуляторной батареи. Регулятор напряжения ТРВ-2 поддерживает на зажимах стартер-генератора постоянное напряжение 110 В. 

Дизель имеет двухконтурную  систему охлаждения. В первом контуре, имеющем 11 секций, охлаждается вода дизеля; во втором, имеющем 19 секций,- вода, охлаждающая масло дизеля в теплообменниках и надувочный воздух в воздухоохладителе.

Для охлаждения тяговых  электрических машин, выпрямительной установки, управляемого выпрямителя  возбуждения и наддува высоковольтной камеры на тепловозе применена система  централизованного воздухоснабжения в отличие от устанавливаемых на большинстве существующих тепловозов индивидуальных вентиляторных установок для каждого агрегата или группы агрегатов.

Кузов тепловоза капотного  типа, включает в себя кузов аккумуляторного  помещения с встроенными бункерами  задней песочницы, кабину машиниста, кузов высоковольтной камеры, кузов машинного помещения и кузов холодильной камеры с встроенными бункерами передней песочницы.

Кабина машиниста установлена  на резинометаллических амортизаторах  и отделена резиновыми уплотнениями от других частей кузова.

 

      Тепловоз оборудован воздушным автоматическим тормозом для торможения поезда, вспомогательным тормозом для торможения локомотива и ручным тормозом, действующим на колесные пары задней двухосной тележки.

Топливо на тепловозе  размещается в баке , расположенном под главной рамой в середине тепловоза.

Конструкция тепловоза  постоянно совершенствуется. Усовершенствования направлены на дальнейшее повышение  надежности и долговечности агрегатов  и механизмов, автоматизацию управления тепловозом, выполнение новых требований потребителей.

 

Маневрово-вывозной тепловоз ТЭМ 7 имеет электрическую передачу переменно-постоянного тока, которая обеспечивает к.п.д. на 1,5-2% выше, чем передача постоянного тока. Электропередача предусматривает параллельное соединение тяговых двигателей  и выпрямительных мостов, что позволяет получить жесткие динамические характеристики генератора.

Управление возбуждением тяговых электродвигателей автоматическое и осуществляется в зависимости  от скорости движения локомотива и  силы тяги. Для регулирования магнитного поля тяговых электродвигателей предусмотрены две ступени ослабления: 50 и 25%. Электрическая передача тепловоза совместно с объединенным регулятором дизеля обеспечивает использование полной мощности дизеля до скорости не менее 85 км/ч при конструкционной скорости тепловоза 100 км/ч, а также использование силы тяги по сцеплению, начиная с 4-й позиции контроллера.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                

 

  Рис. 2.  Схема расположения оборудования на тепловозе:

1-гидроредуктор  привода вентилятора; 2-охлаждающее  устройство; 3-бак водяной; 4-фильтры тонкой очистки дизеля; 5-воздушный фильтр дизеля; 6-выхлопная система дизеля; 7-дизель-генератор; 8-резервуар воздушный главный; 9-кузов машинного отделения; 10-блок фильтров системы централизованного воздухоснабжения; 11-вентиляторная установка централизованного воздухоснабжения; 12-бак топливный; 13-мотор-компрессор; 14-вапрямительная установка; 15-васоковольтная камера; 16-кабина машиниста; 17-кузов аккумуляторного помещения; 18-бункера задней песочницы; 19-аккумуляторная батарея; 20-пульт управления выносной; 21-пульт управления основной; 22-установка пожаротушения; 23-топливоподкачивающий агрегат; 24-топливоподогреватель; 25-стартер-генератор; 26-возбудитель; 27-раздаточный редуктор; 28-бункера передней песочницы; 29-маслопрокачивающий агрегат.

 

 

6. КОНСТРУКЦИЯ ТЕЛЕЖКИ ТЕПЛОВОЗА

 

Тележка четырехосная ( рис 3 ). Верхнее строение тепловоза — главная рама с кузовом установлены на двух четырехосных тележка. Конструкция тележек обеспечивает плавность хода, удовлетворяет требованиям воздействия тепловоза на путь и прочности элементов тележек.

Для облегчения трогания с места тяжелых составов можно  включать передний по ходу движения тепловоза  догружатель.

Каждая четырехосная тележка включает следующие основные узлы: две двухосные тележки 3; промежуточную раму 4; маятниковые подвески 2; два механизма передачи силы тяги 5; вторую ступень рессорного подвешивания 8, шкворневое устройство 7.

Двухосные тележки объединены в четырехосную промежуточной рамой, четырьмя маятниковыми подвесками и  двумя механизмами передачи силы тяги.

Вертикальная нагрузка на тележку передается через роликовые  опоры, расположенные на верхних  плитах второй ступени рессорного подвешивания, далее через пружины второй ступени  на промежуточную раму и через  маятниковые подвески на рамы двухосных тележек.

В двухосной тележке  нагрузка от рамы через пружины первой ступени рессорного подвешивания и  буксовые узлы передаются на колесные пары.

Горизонтальные (тяговые  и тормозные) усилия от колесных пар  через буксовые тяговые поводки передаются на раму двухосной тележки. От рамы каждой двухосной тележки через рычажные механизмы передачи силы тяги усилия передаются на промежуточную раму и далее через шаровое шкворневое устройство, расположенное в промежуточной раме, к шкворням главной рамы тепловоза.

Промежуточная рама, а  следовательно, и все верхнее  строение тепловоза может отклоняться  на маятниковых подвесках в поперечном направлении на 40 мм от среднего положения, что улучшает ходовые качества тепловоза. Из 40 мм поперечного перемещения 20 мм свободный ход, а 20 мм — подпружиненный.

К двухосным тележкам подсоединен трубопровод песочной системы, а на концевых балках крайних  двухосных тележек установлены  путевые индукторы автоматической локомотивной сигнализации. На тележке  под кабиной машиниста установлен привод скоростемера.

 

 

 

 

 

Рис 3. Тележка  четырёхосная.

 

Тележка двухосная (рис. 4). Все двухосные тележки в основном имеют одинаковую конструкцию. Рама тележки 6 объединяет составляющие тележку узлы. Для этого она имеет соответственно конструктивно оформленные кронштейны, платики, сверления и другие подсоединительные места. Колесно-моторные блоки 1 соединены с рамой тяговыми буксовыми поводками 2. Буксовые поводки осуществляют передачу горизонтальных усилий (тяговых, тормозных и боковых) между колесно-моторным блоком и рамой тележки. Головки тяговых поводков имеют резиновые элементы, за счет деформаций которых осуществляются перемещения букс относительно рамы. Установлена рама на колесно-моторные блоки через пружины первой ступени подвешивания 4. Тяговые двигатели, имеющие опорно-осевую подвеску, с рамой соединяются подвеской 7.

Рычажная передача тормоза 8, имеющая двустороннее нажатие  тормозных колодок на колесо, крепится к кронштейнам рамы подвесками. Предохранительное  устройство 3 предназначено для предохранения низко расположенных деталей тележки, а также путевых шпал при случайном сходе тележки с рельсов. Предохранительное буксовое устройство 5 ограничивает опускание колесной пары при опирании тележки на рельсы предохранительным устройством 3 (при сходе с рельсов), а также при подъеме тепловоза или тележек во время ремонтных работ.

Тепловоз имеет 4 двухосные  тележки, на две из которых, расположенные  ближе к концам тепловоза, установлены  шлифованные плиты, на которые опираются  опоры догружателей, установленных на главной раме. На рамах этих же тележек имеются кронштейны для установки путевых индукторов АЛСН и кронштейны для соединения с рычагом автосцепки.

В целях уменьшения подреза  гребней и износа рельсов к  двухосной тележке предъявляются следующие требования по точности установки колесных пар в раме тележки: разность замеров по осям колесных пар с разных сторон тележки не должна превышать 2 мм. Замеры проводятся при снятых крышках букс; параллельное поперечное смещение колесных пар не должно превышать 3 мм. Замер проводится линейкой длиной 2,5 м. Линейка плотно прижимается к внутренней нижней торцовой плоскости колеса одной колесной пары, а между такой же плоскостью колеса другой колесной пары и линейкой производится замер.

 

 

Рис 4. Тележка четырехосная: 1—кронштейн поворотного устройства автосцепки, 2—маятниковая подвеска, 3— тележка двухосная, 4— рама промежуточная; 5— механизм передачи силы тяги; 6—уплотнение шкворня, 7—шкворневое устройство; 8—вторая ступень рессорного подвешивания; 9—роликовая опора; 10—щуп уровня масла шкворня;

 

7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗКИ НА ТЕЛЕЖКИ ТЕПЛОВОЗА

 

Задача заключается  в выборе и размещении оборудования тепловоза так, чтобы обеспечить заданные и равномерные нагрузки от колес локомотива на рельсы. Для  решения этой задачи необходимо определить центр тяжести тепловоза, вес которого передается на опоры тележек, этот вес составляется из веса группы узлов и деталей дизель-генераторной установки (ДГУ), систем тепловоза, вспомогательного и электрического оборудования, кабины машиниста и кузова локомотива с учетом служебного веса (топливо, смазка, вода и песок).

 

Определяем момент М_i для каждого узла относительно условной оси, кН·м:

М_i=G_i·L_i,  (7.1)

где G_i – вес определенного узла локомотива,

       L_i – длина плеча от центров тяжести узлов до условной оси моментов.

M₁=228,2·8,676=1979,86 кН·м;

М₂=255,12·10,5=2678,76 кН·м;

М₃=28,66·8,75=250,775 кН·м;

М₄=33,29·17,65=587,56 кН·м;

М₅=27,14·15,35=416,599 кН·м;

М₆=22,92·19,5=446,599 кН·м;

М₇=42,36·2,78=117,76 кН·м;

М₈=34,92·11,8=412,056 кН·м;

М₉=87,24·10,75=937,83 кН·м.

                                     М₁₀=9,70·6,5=63,05 кН·м;

                                     М₁₁=8,58·8,2 =70,356 кН·м;

                                     М₁₂=40,00·10,75 =430 кН·м;

                                     М₁₃=15,30·10,75 =164,475 кН·м;

                                     М₁₄=41

 Таблица  2

                                  Расчетная ведомость тепловоза ТЭМ 7

Номер группы узла	Наименование  группы узла	Gi, кН	Li, м	Мi, кН·м
1	Дизель-генераторная группа	228,2	8,676	1979,83
2	Рама в сборе	255,12	10,5	2678,76
3	Кузов машинного отделения	28,66	8,75	250,775
4	Кабина в сборе	33,29	17,65	587,56
5	Высоковольтная камера	27,14	15,35	416,599
6	Аккумуляторная  батарея	22,92	19,5	446,94
7	Устройство охлаждения	42,36	2,78	117,76
8	ЦВС	34,92	11,8	412,056
9	Балласт	87,24	10,75	937,83
10	Масло	9,70	6,5	63,05
11	Вода	8,58	8,2	70,356
12	Топливо(2/3 запаса)	40,00	10,75	430
13	Песок (2/3 запаса)	15,30	10,75	164,475
14	Тележки (две)	419,57*2	__	__