Курсовая работа: Определение основных параметров и компоновка оборудования автономного локомотива

Значение удельной массы:

 (кг/кВт) (1.15)

где  - служебная масса

кг/кВт

Коэффициент тяги:

 (1.16)

II. Краткое описание конструкции локомотива

2.1 Анализ конструкции локомотива

Локомотив, как сложная техническая система состоит из совокупности подсистем и элементов, которые взаимосвязаны между собой и выполняют заданные функции, направленные на достижение определенной цели - создание управляемой силы тяги.

Подсистема локомотива могут быть скомпонованы и рассмотрены по иерархическому принципу. Например, подсистемами первого уровня являются наиболее крупные агрегаты, узлы и их совокупности, такие как: силовая установка, экипаж, передача, вспомогательное оборудование. Каждая из подсистем первого уровня в свою очередь состоит из менее масштабных и сложных подсистем второго уровня. Так экипаж образован следующими подсистемами второго уровня: кабины машиниста, главной рамы с кузовом и тележками. Передача тепловоза включает в себя подсистемы второго уровня, такие как тяговый генератор и тяговые электродвигатели. Подсистемами третьего уровня, например для тележки, могут быть рамы тележки, опорно-возвращающие устройства, устройства передачи силы тяги, тяговые электродвигатели, колесные пары и передаточные механизмы, обеспечивающие связь тяговых электродвигателей с колесными парами, а также тормозное оборудование.

Анализируя устройство технических систем, можно рассматривать их до уровня элементов - деталей, изготовленных из одной заготовки. Например, элементами подсистемы третьего порядка колесной пары тепловоза типа 2ТЭ116 являются: ось, колесный центр, бандаж, стопорные кольца и зубчатое колесо тяговой передачи.

Между подсистемами и элементами локомотива имеются определенные связи (отношения), которые с закономерной необходимостью определяют функциональные свойства (качество) системы (локомотива) в целом. Например, связи подсистем и элементов передачи определяют такие функциональные качества локомотива, как сила тяги, скорость, движение, К.П.Д. Связи подсистем и элементов экипажа определяют динамические, тяговые и ходовые свойства локомотива (Рис.1).

При анализе устройства и принципов функционирования локомотива, принимая во внимание вышеизложенные соображения, прежде всего необходимо составить его упрощенную структурно-функциональную схему. Затем следует выделить подсистемы первого, второго и третьего уровней локомотива. Описать принципы и особенности устройства подсистем; приводя их основные технические характеристики. Следующим этапом анализа локомотива должно быть описание функциональных связей подсистем. При этом должно быть составлено общее описание работы как отдельных подсистем, так и технической системы локомотива в целом. Здесь необходимо объяснить смысл и физические принципы преобразования энергии в передаче. Показать принципы управления локомотивом, как человеко-машинной системы, отметив также, каким образом при различных штатных ситуациях (троганье, разгон, выбег, торможение) реализуется управляющее воздействие машиниста на подсистемы локомотива. Проанализировать взаимодействие подсистем экипажа при движении локомотива по прямым и кривым участкам ж. д. пути, пояснив при этом принципы устройства и работы подсистем, относящихся к ходовой части локомотива.

2.2 Описание конструкции локомотива

2.2.1 Основные технические данные тепловоза 2ТЭ116

Магистральный двух секционный тепловоз 2ТЭ116 мощностью 2x3060л. с., предназначенный для грузовой службы на железных дорогах России, сконструирован тепловозостроительным заводом им. Октябрьской Революции (г. Ворошиловград) в содружестве с заводами: тепловозостроительным им. Куйбышева (г. Коломна), транспортного машиностроения им. Малышева, "Электротяжмаш" им. Ленина, "Электромашина" (г. Харьков) и отраслевыми институтами тепловозостроения (ВНИТИ) и Министерства путей сообщения (ЦНИИ МПС).

На этих тепловозах применены: высокоэкономичные четырехтактные дизели; электрическая передача переменно-постоянного тока; полупроводниковая система автоматического регулирования возбуждения; электрический привод вентиляторов холодильной камеры, охлаждения выпрямительной установки и тяговых электродвигателей; развитая система очистки воздуха охлаждения электрических машин со степенью очистки до 80%; тяговая передача с упругой ведомой шестерней; бесчелюстная тележка с повышенным коэффициентом использования сцепного веса и ряд других прогрессивных конструкций, обеспечивающих высокие технико-экономические и эргономические показатели тепловоза.

Тяговая характеристика тепловоза 2ТЭ116 (рис.2) построена по электромеханическим характеристикам тягового электродвигателя ЭД-118А для стандартных атмосферных условий.

Основная доля улучшения тягово-экономических свойств тепловоза приходится на улучшенные экономические показатели дизеля.

Тяговая характеристика тепловоза 2ТЭ116.

переход с полного возбуждения на первую ступень ослабления возбуждения тяговых электродвигателей; переход с первой ступени ослабления возбуждения на вторую ступень; переход со второй ступени ослабления возбуждения на первую ступень; переход с первой ступени ослабления возбуждения на полное возбуждение тяговых электродвигателей;

А - ограничение по сцеплению:

,  кН (138 тс), ;

Б - длительная сила тяги,

кН (26 тс), км/ч

Основные технические данные тепловоза 2ТЭ116 сведены в таблицу 2.2.1

Таблица 2.2.1

Основные технические данные тепловоза 2ТЭ116 (одной секции).

Род службы	грузовой
Осевая характеристика	30-30
Мощность дизеля, кВт	2250
Конструкционная скорость, км/ч	100
Служебный вес, тс	138
Нагрузка от оси на рельс, тс	23
Длительная сила тяги на ободе колеса при скорости 24,7км/ч и новых бандажах, кгс	25300
Передача	электрическая переменно-постоянного тока
Минимальный радиус проходимых кривых, м	125
Тип экипажной части	тележечный
Тип тележки	трехосная
Число тележек	2
Диаметр бандажей по кругу катания, мм	1050
Тип тяговых приборов	автосцепка СА-3
Запасы, кг топлива воды масла в системе дизеля Песка	7000 1200 1000 1000
Габарит по ГОСТ 9238-73	1-Т
Длина по осям автосцепок, мм	18150
Ширина по раме, мм	3080
Высота по вентилятору, мм	5104

2.2.2 Особенности конструкции, компоновка и основная техническая характеристика дизеля 1А-5Д49

Дизель-генератор 1А-9ДГ состоит из дизеля 1А-5Д49 и синхронного генератора, установленных на общей поддизельной раме и соединенных муфтой пластинчатого типа.

Дизель является одной из модификаций мощностного ряда тепловозных дизелей типа 16ЧН 26/26, разработанных тепловозостроительным заводом им. Куйбышева (г. Коломна).

Дизель-генератор обладает рядом достоинств. Он удобен в обслуживании и ремонте, его сборка и разборка производится агрегатами (узлами), что обеспечивает взаимозаменяемость. Высокая надежность и износостойкость деталей обеспечивается изготовлением их из высококачественных материалов, рациональным применением современных методов химико-термической обработки и поверхностного упрочнения и применением качественных покрытий.

Дизель четырехтактный, V-образный, 16-цилиндровый с газотурбинным наддувом и охладителем наддувочного воздуха. Разрезы дизель-генератора представлены на рис.3 и рис.4. Рама под дизель и генератор сварная. В поддон заливается масло в количестве 1000л. Блок цилиндров сварно-литой, 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 установлен демпфер. Шатунный механизм состоит из главных и прицепных шатунов. Прицепной шатун болтами крепится к пальцу, установленному в проушинах главного шатуна. Поршень составной.

Головка крепится к тронку шпильками.

В отверстия тронка установлен палец плавающего типа, застопоренный от осевого перемещения кольцами. Поршни охлаждаются маслом, поступающим из масляной системы дизеля через шатуны.

Рис. 3. Дизель-генератор 1А-9ДГ. 1-втулка цилиндра, 2-поршень, 3-крышка цилиндра, 4-лоток, 5-объединеный регулятор, 6-топливный насос, 7-выпускной коллектор, 8-блок цилиндров, 9-шатуны, 10-охладитель масла.

Рис. 4. Дизель-генератор 1А-9ДГ. Продольный разрез. 1-масляный насос.2-фильтр грубой очистки масла, 3-водяной насос, 4-охладитель надувочного воздуха, 5-турбокомпрессор, 6-выпускные трубы, 7-форсунка, 8-механизм управления топливными насосами, 9-валопровод вспомогательных агрегатов, 10-привод распределительного вала, 11-муфта, 12-рама, 13-демпфер, 14-привод насосов.

В крышке расположены два впускных и выпускных клапана, форсунка и индикаторный кран. На крышке установлены рычаги привода клапанов. Крышка нижней плоскостью опирается на блок и крепится к нему четырьмя шпильками, ввернутыми в плиту блока цилиндров. Втулка цилиндра подвешена и прикреплена к крышке цилиндра шпильками. Стык между крышкой и втулкой (газовый стык) уплотняется стальной омедненной прокладкой. На втулку напрессована рубашка, которая образует полость для прохода охлаждающей воды.

Лоток с распределительным валом расположен на верхней части блока. На лотке установлены топливные насосы. Распределительный вал один на оба ряда цилиндров, приводится во вращение от коленчатого вала шестеренчатой передачей, имеющейся на заднем торце блока цилиндров, которая одновременно является приводом объединенного регулятора, механического тахометра, предельного выключателя, возбудителя, стартер-генератора и вентилятора охлаждения генератора. Топливная система высокого давления состоит из 16-ти индивидуальных насосов золотникового типа и 16-ти форсунок закрытого типа. Топливо от насосов подается к форсункам по форсуночным трубкам.

Топливоподкачивающая система состоит из топливоподкачивающего насоса, фильтра грубой очистки, установленных на тепловозе, фильтров тонкой очистки и подпорного клапана, обеспечивающего необходимое давление топлива, поступающего к топливным насосам.

Предельный выключатель в случае повышения вращения частоты коленчатого вала выше допустимой посредством рычажной передачи выключает подачу топлива в цилиндры дизеля.

С помощью привода механического тахометра можно периодически по мере необходимости включать тахометр для проверки частоты вращения коленчатого вала.

Масляная система состоит из насоса, фильтра тонкой очистки, теплообменника, фильтров грубой очистки, центробежных фильтров и маслопрокачивающего насоса.

Все агрегаты и трубопроводы масляной системы, кроме фильтров тонкой очистки, расположены на дизеле.

Система охлаждения дизеля водяная, принудительная, двухконтурная, замкнутого типа.

Циркуляция воды в системе обеспечивается с помощью центробежных насосов.

Картер дизеля вентилируется путем отсоса газов на всасывание в турбокомпрессор.

Величина разрежения в картере регулируется автоматически.

В целях предотвращения скопления масла в ресивере надувочного воздуха на дизеле имеется система удаления масла из ресивера в емкость, расположенную с левой стороны в раме. Для контроля работы этой системы на раме предусмотрен специальный штуцер.

На переднем торце дизеля установлены привод насосов, водяные и масляный насосы, турбокомпрессор, охладитель надувочного воздуха, реле давления масла, автомат системы вентиляции картера.

С левой стороны дизеля расположены фильтр масла грубой очистки, центробежные фильтры, теплообменник масла, объединенный регулятор, пусковой сервомотор, привод механического тахометра и тахометр, с правой стороны дизеля - фильтр тонкой очистки топлива, предельный выключатель и маслоотделительный бачок системы вентиляции картера.

С переднего торца дизеля от привода насосов имеется возможность отбирать мощность на привод вспомогательных нужд тепловоза.

Пуск дизеля осуществляется через привод распределительного вала стартер-генератором, расположенным на тяговом генераторе.

Пуск в генераторном режиме стартер-генератор питает цепи управления тепловозом 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 распредвала двойными резиновыми пальцевыми муфтами.

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 в случае отсутствия давления масла (сброс нагрузки, остановка дизеля, сигнализация по падению масла).

Имеется также защита дизеля от повышения давления газов в картере.

Конструктивные параметры и основные характеристики дизель-генератора приведены в таблице 2.2.2.1

Таблица 2.2.2.1

Конструктивные параметры и основные характеристики дизель-генератора.

Обозначение дизеля по ГОСТ 4393-74	16ЧН 26/26
Условное обозначение дизеля	1А-5Д49
Номинальная мощность дизеля при нормальных условиях, кВт	2250
Частота вращения, об/мин Номинальная Минимальная	1350 350
Удельный эффективный расход топлива, г/кВтч	208
Удельный расход масла, г/кВтч	1,76
Число цилиндров	16
Рабочий объем цилиндра, л	221
Порядок нумерации цилиндра	От переднего торца
Порядок работы цилиндра	1П-4Л-5П-2Л-7П-6Л-3П-1Л-8П-5Л-4П-7Л-2П-3Л-6П-8Л
Диаметр цилиндра, мм	260
Ход поршня, мм	260
Направление вращения коленчатого вала, если смотреть со стороны генератора	По часовой
Фаз газораспределения, град Начало открытия впускных клапанов до ВМТ Конец закрытия впускных клапанов после НМТ Начало открытия выпускных клапанов до НМТ Конец закрытия выпускных клапанов после ВМТ	55 30 50 35
Общий угол опережения подачи топлива, град, поворота коленчатого вала при входе плунжера топливного насоса на величину 5 мм	23-24
Параметры дизеля на номинальной мощности при нормальных условиях: Температура выпускных газов перед турбокомпрессором, не более 0С Температура выпускных газов по цилиндрам, не более, 0С Давление сгорания, кгс/см2 Давление надувочного воздуха, кгс/см2	620 580 115 1,35+0,15
Температура воды на выходе из дизеля: Рекомендуемая, 0С Максимально допустимая, 0С	75-90 104
Температура масла на входе дизеля: Рекомендуемая, 0С максимально допустимая, 0С	60-75 80
Давление масла на входе в дизель при температуре масла, 0С На номинальной частоте вращения, кгс/см2 На минимальной частоте вращения, кгс/см2	80 4,0 1,0
Габаритный размер дизель-генератора, мм Длина Ширина Высота	6188 1920 2972
Вес дизель-генератора, кгс С алюминиевыми корпусами приводов С чугунными корпусами приводов	2600 24500 26000

Страницы: 1, 2, 3, 4