Определение основных параметров

ФГБ ОУ ВПО

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Институт транспортной техники и систем управления (ИТТСУ)

Кафедра "Локомотивы и локомотивное хозяйство"

B.C. РУДНЕВ

ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

И КОМПОНОВОЧНОЙ СХЕМЫ ТЕПЛОВОЗА

Методические указания к курсовому проекту

По дисциплине

«Подвижной состав железных дорог»

МОСКВА- 2013

ФГБ ОУ ВПО

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Институт транспортной техники и систем управления (ИТТСУ)

 

Кафедра "Локомотивы и локомотивное хозяйство"

 

B.C. РУДНЕВ

 

 

ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

И КОМПОНОВОЧНОЙ СХЕМЫ ТЕПЛОВОЗА

Рекомендовано редакционно-издательским советом университета в качестве методических указаний

для студентов II курса специальности

190300 «Подвижной состав железных дорог»

 

 

МОСКВА- 2013

УДК 629.424

Р-83

 

Руднев В.С. Выбор основных параметров экипажной части и компоновочной схемы тепловоза: Методические указания. – М.: МИИТ, 2013. – 56 с.

 

Приведены методические и справочные материалы, позволяющие студентам самостоятельно выполнять расчеты и выбор основных параметров экипажной части и компоновочной схемы тепловоза.

 

Ил. 10, табл. 6, библиогр.: 8 назв.

 

 

ã ФГБ ОУ ВПО «Московский государственный университет путей сообщения, 2013

 

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

 

ПРЕДИСЛОВИЕ……………………………………….5

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОВОЗА…………………………………………...8

2. ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ ЭКИПАЖНОЙ ЧАСТИ ТЕПЛОВОЗА…………………………………………..13

3. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ И ЕГО КОМПОНОВКА НА ТЕПЛОВОЗЕ………………………………………18

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЯГОВОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОВОЗА…………………………………………..28

5. РАСЧЕТ ВЕСА (МАССЫ) СОСТАВА ПОЕЗДА С УЧЕТОМ ОГРАНИЧЕНИЙ ПО УСЛОВИЯМ ЭКСПЛУАТАЦИИ……………………………………35

6. РАСЧЕТ ОСНОВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЮ ПОЕЗДА ПО УЧАСТКУ……………. 38

7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ И ВРЕМЕНИ ХОДА ПОЕЗДА ПО УЧАСТКУ…….40

8. РАСЧЕТ РАСХОДА ТОПЛИВА ТЕПЛОВОЗОМ НА ТЯГУ ПОЕЗДОВ…………………………………….. 42

9. ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ ВПИСЫВАНИЕ ТЕПЛОВОЗА В КРИВУЮ ЗАДАННОГО РАДИУСА……………. 43

ТЕМЫ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ……….. 51

ЛИТЕРАТУРА……………………………………….53

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящие методические указания составлены в соответствии с учебной программой по дисциплине «ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ» и предназначены для сту­дентов II курса специальности 190300 «Подвижной состав железных дорог». Необходимо подчеркнуть, что дисциплина «ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ» учебным планом подготовки инженеров по спе­циальности 190300 «Подвижной состав железных дорог» в транспортных вузах отнесена к числу фундаментальных дисциплин специальности. Она является начальным специальным курсом, своего рода «введением в специальность», который обеспечивает непрерывность профессиональной подготовки студентов с первого курса их обучения. Дисциплина «ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ» читается опытными лекторами кафедры «Локомотивы и локомотивное хозяйство» во 2-м семестре 2 курса и используется для привлечения и подготовки студентов младших курсов к учебным исследованиям и научной работе, выполняемой преподавателями кафедры.

Курсовое проек­тирование предусматривает самостоятельное решение задач, возникающих при эскизном проектировании автономного локомотива и определении основных показателей тепловозной тяги, а также практическое закрепление теоретической части дисциплины «ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ».

В основу методических указаний положены традиции кафедры «Локомотивы и локомотивное хозяйство» МИИТа, многолетний опыт работы ее преподавателей по совершенствованию методики преподавания специальных дисциплин и чте­ния автором лекционного курса по дисциплине «ЛОКОМОТИВЫ (общий курс)».

В методических указаниях приведены также све­дения о рейтинговой системе контроля успеваемости и оценки зна­ний студентов по дисциплине «ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ», успешно применяемой на кафедре «Локомотивы и локомотивное хозяйство».

Методические указания были рассмотрены на заседании кафедры 07 февраля 2013г. и рекомендованы к опубликованию.

Содержание проекта. Курсовой проект должна содержать пояснительную записку объемом 30-35 страниц и графическую часть (общий вид тележки тепловоза) на листе ватмана формата А1. Спецификация к чертежу выполняется на отдельном листе формата А4 и помещается в приложении к пояснительной записке.

Пояснительная записка должна начинаться с введения, в котором необходимо указать цели и задачи работы, отразить значение тепловозов для экономического развития страны.

В заключительной части проекта студент выполняет (по личному желанию) УИРС по теме, предложенной преподавателем в индивидуальном задании. Текст пояснительной записки сопровождается необходимыми рисунками, графиками и таблицами.

В заключении приводятся основные результаты выполненной курсовой работы и делаются выводы.

Исходные данные на выполнение курсового проекта:

- эффективная мощность дизеля тепловоза N_е, кВт;

- число секций;

- допустимая статическая нагрузка от оси на рельсы

, кН;

- тип тяговой передачи;

- длина тягового плеча S, км;

- крутизна расчетного подъема i, %₀;

- масса четырехосного вагона, т;

- минимальный радиус проходимой кривой R, м;

- индивидуальное задание.

Необходимо рассчитать или выбрать:

- основные параметры проектируемого тепловоза;

- конструкцию узлов экипажной части тепловоза;

- компоновку силового и вспомогательного оборудования на тепловозе и произвести его развеску;

- тяговую характеристику проектируемого тепловоза;

- вес (массу) состава поезда с учетом ограничений по условиям эксплуатации;

- сопротивление движению поезда по участку;

- среднюю скорость движения и время хода поезда по участку:

- расход топлива тепловозом на тягу поездов;

- выполнить геометрическое вписывание тепловоза в кривую заданного радиуса методом параболической диаграммы.

Оформление проекта. При выполнении и оформлении курсового проекта необходимо придерживаться следующих положений:

1. Пояснительная записка составляется на стандартных лис­тах формата А4 (размером 210 х 297 мм) с оставлением полей, мм: левое – 30, правое – 15, верхнее – 20, нижнее - 20. Записка должна быть представлена в печатном виде с использованием одного из текстовых редакторов.

2. В пояснительной записке должны быть аккуратно и разборчиво, без сокращения слов, кратко изложены необходи­мые материалы по каждому пункту задания. Текст следует печатать через 1,5 интервала; размер шрифта – 14.

3. Расчетные формулы набираются в редакторе формул. Сначала формула приводится в общем (аналити­ческом) виде. Далее поясняются значения величин, входящие в формулу, а затем подставляются числовые величины и записыва­ется результат с указанием единиц измерения. Все формулы до­лжны иметь сквозную нумерацию.

4. Графические построения выполняются на миллиметровой бу­маге остро заточенным простым карандашом или на компьютере. На осях координат проставляются буквенные обозначения и единицы измерения соот­ветствующих величин.

5. Все рисунки и таблицы должны иметь наименования и сквозную нумерацию. Примером оформления могут служить рисунки и таблицы, приведенные в тексте настоящих методических указаний.

6. При использовании в работе числовых данных, методик, зависимостей и т.д. из литературных источников нужно сделать ссылку на эту литературу, например, [8]. Список ис­пользованной литературы приводится в конце пояснительной за­писки и оформляется по аналогии со списком рекомендуемой учебной литерату­ры, приведенным в настоящих указаниях.

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

ТЕПЛОВОЗА

1.1 Сцепной вес секции тепловоза является одной из важнейших эксплуатационных характеристик локомотива, которая в основном определяет его тяговые возможности в режимах трогания с места и разгона с составом поезда.

Сцепным весом называется вес локомотива Р_сц, приходящийся на движущиеся колесные пары (сцепные оси), с помощью которых при взаимодействии с рельсами создается сила тяги. Для современных тепловозов, у которых все оси колесных пар являются сцепными, сцепной вес Р_сц равен служебному весу - весу конструкции локомотива с локомотивной бригадой, полным запасом воды и масла и двумя третями расходуемых материалов: топлива и песка.

Сцепной вес секции тепловоза Р_сц зависит от допустимой статической нагрузки от оси на рельсы [ 2П ], числа осей секции локомотива n_oc и рода службы локомотива, кН:

 

, (1)

где а – коэффициент, учитывающий род службы проектируемого тепловоза; можно принять: для грузовых и маневровых тепловозов а =1; для пассажирских – а = 0,85÷0,9;

[ 2П ] - допустимая статическая нагрузка от оси колесной пары на рельсы, кН (из задания);

n_ос - число сцепных осей секции; принимается в соответствии с колесной формулой локомотива - аналога (серийный тепловоз, наиболее близкий к проектируемому по эффективной мощности N_е, типу передачи и роду службы).

1.2 Диаметр движущих, колес Д_к определяется величиной допустимых контактных напряжений на единицу длины диаметра колеса, мм:

Д_к , (2)

где - допустимая удельная нагрузка на 1 мм длины диаметра колеса, кН/мм; принимается в пределах: для грузовых и маневровых тепловозов =0,24-0,27 кН/мм; для пассажирских - =0,2-0,23 кН/мм.

Полученная расчетная величина Д_к унифицируется, то есть приводится к стандартным диаметрам бандажей новых (не изношенных) колес. В соответствии с ГОСТ 25463-82 «Тепловозы магистральные железных дорог колеи 1520 мм. Общие требования» диаметры бандажей новых колес для тепловозов составляют 1050 и 1250 мм. Для дизель-поездов и рельсовых автобусов величина Д_к принимается равной 950 мм.

Необходимо отметить, что диаметр движущих колес - важнейший тяговый и конструктивный параметр проектируемого локомотива. С одной стороны увеличение Д_к, как правило, может повысить тяговые качества локомотива, позволит снизить расходы топлива на движение самого тепловоза, т.к. уменьшаются силы сопротивления движению от трения качения и скольжения колес по рельсам, упрощается размещение элементов тягового привода и ряд других. С другой стороны увеличение величины Д_к неизбежно приведет к росту динамических нагрузок в системе «колесо-рельс» из-за увеличения неподрессоренного веса ходовой части и увеличению высоты тележек и самого проектируемого локомотива и ряд других.

1.3 Длина секции проектируемого тепловоза по осям автосцепок L_Т (рис.1) пропорциональна эффективной мощности силовой установки N_е. Ее окончательная величина устанавливается в процессе компоновки оборудования проектируемого тепловоза.

Предварительно величина L_Т может быть определена с помощью следующих эмпирических зависимостей, мм:

 

L_Т=N_е(27 - 0,011∙N_е) при N_е 1000 кВт;

L_Т= N_е(13 - 0,0012∙N_е) при N_е=1000-3000 кВт; (3)

L_т=7·N_e(1 - 6∙10^-5∙Nе) при N_е 3000 кВт,

где N_е - эффективная мощность одной секции тепловоза, кВт (из задания).

При предварительной оценке длины секции тепловоза необходимо руководствоваться следующими положениями: максимальная длина секции L_Тmах ограничивается техническими требованиями на длину ремонтных стойл депо и минимальным радиусом кривых на участках обращения локомотива, а минимальная длина секции L_Тmin –прочностью верхнего строения пути и искусственных сооружений (например, мостов).

Таким образом, при проектировании локомотива должно быть выполнено следующее условие:

L_Тmin L_Т L_Тmах. (4)

Минимальная длина секции тепловоза L_тmin может быть определена из следующего выражения, мм:

L_Тmin=1000·Р_сц / , (5)

где -предельно допустимая нагрузка на 1 метр пути, кН/м; для магистральных железных дорог можно принять

=73,5 кН/м; для путей, подлежащих реконструкции и промышленных предприятий =88,5 кН/м.

Максимальная длина секции тепловоза L_Тmах по осям автосцепок в соответствии с ГОСТ 25463-82 и техническими требованиями на магистральные тепловозы нового поколения мощностью 2500-3500 кВт в одной секции с электрической передачей устанавливается не более 22800 мм; для промышленных тепловозов с гидропередачами величина L_Тmах устанавливается не более 14500 мм.

1.4 База секции тепловоза l_б – это расстояние между шкворнями (центрами поворота тележек в кривых относительно оси рамы тепловоза) или геометрическими центрами тележек одной секции локомотива (см. рис. 1)

Предварительно, база секции l_б может быть установлена из следующего выражения, мм:

l_б=е·L_Т, (6)

где е - эмпирический коэффициент; принимается равный: для тепловозов с трехосными тележками и длиной до 20 м

е = 0,5÷0,52; для магистральных тепловозов с трехосными тележками длиной 20 м и более е =0,57÷0,6; для промышленных тепловозов с двухосными тележками е =0,48÷0,52.

1.5 Длина основных элементов кузова и подкузовных частей проектируемого магистрального тепловоза связаны между собой уравнением габаритного баланса локомотива (см. рис.1)

n_k·l_k+l_маш +l_хол=n_Т·l_Т+2·l_св+l_мт, (7)

где l_k - длина кабины машиниста, мм;

l_маш - длина машинного отделения, мм;

l_хол - длина холодильника, мм;

l_Т - длина тележки, мм;

l_св - длина свеса рамы локомотива относительно наружных габаритов тележки, мм;

l_мт - длина межтележечного пространства, мм;

n_k - число кабин машиниста секции тепловоза;

n_Т - число тележек секции тепловоза.

Длина машинного отделения l_маш зависит от мощности и габаритных размеров силовой установки (дизель-генератора или дизель-гидропередачи) тепловоза, м:

 

l_маш= , (8)

где Nе - эффективная мощность силовой установки локомотива, кВт (из задания).

 

Рис. 1. Габаритный баланс локомотива

Длина кабины машиниста l_к с учетом норм техники безопасности и производственной санитарии может быть принята равной l_к = 2 м.

Длина тележки l_Т зависит в первую очередь от осевой формулы, а также типа привода колесных пар и эффективной мощности силовой установки.

В первом приближении длину тележки l_т можно определить из следующего выражения, м:

l_Т=(1,7÷1,9)∙n_o, (9)

где n_o - число сцепных осей в тележке.

При традиционной компоновке охлаждающих устройств дизеля тепловоза в виде шахты холодильника с вентиляторами охлаждения ориентировочная длина холодильника l_хол может быть определена из следующего эмпирического выражения, м:

l _хол=5,6∙10^-4·N_e +1,14, (10)

где Nе - эффективная мощность силовой установки локомотива, кВт (из задания).

Длину одного свеса рамы локомотива l_св можно принимать равной l_св = 1,25 м.

Длина межтележечного пространства l_мт зависит от емкости топливного бака тепловоза и первоначально может быть определена из уравнения (7), м:

l_мт = n_k·l_k + l_маш+ l_хол- n_Т·l_Т - 2∙l_св (11)

При выполнении окончательной компоновки оборудования на тепловозе (пункт 3.2) величина l_мт может быть уточнена.

1.6. Ширина и высота проектируемого тепловоза. Максимальная ширина строительного очертания локомотива В_л ограничена габаритом подвижного состава 1-Т (ГОСТ 9238-83) и может быть принята равной В_л =3400 мм.

Высота строительного очертания тепловоза Н_л определяется от уровня верха головки рельса. В соответствии с габаритом подвижного состава 1-Т максимальное значение величины Н_л составляет Н_л =5300 мм.

 

12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: