2.3. Расчет и построение технико-экономических характеристик тепловоза
Технико-экономические характеристики тепловоза представляют собой зависимости эффективной и касательной мощности тепловоза, часового расхода топлива дизелем, КПД силовой передачи и КПД тепловоза от скорости его движения в условиях эксплуатации: Nk = f(V), Ne = f(V), Bч = f(V), ηпер = f(V), ηт = f(V).
Технико-экономические характеристики строятся для серийного и расчетного тепловозов с использованием построенных тяговых характеристик. Для определенного режима работы тепловоза, или для определенной позиции контроллера машиниста, эффективная мощность дизеля есть величина постоянная и не зависит от скорости движения тепловоза, то есть Ne = f(V) = const. При изменении позиции контроллера машиниста изменится величина эффективной мощности дизеля, но как и ранее она не зависеть от скорости движения тепловоза.
Величина часового расхода топлива дизелем серийного и расчетного тепловоза определяется по выражениям, кг/ч:
,
(2.24)
.
(2.25)
где
–
удельный расход топлива дизелем серийного
и расчетного тепловоза,
кг/(кВт·ч),
кг/(кВт·ч).
кг/(кВт·ч),
кг/(кВт·ч).
Очевидно, что для определенной позиции контроллера машиниста тепловоза, когда be = f(Ne) и Ne = f(V) = const, будем иметь Вч = f(V) = const.
Коэффициент полезного действия силовой передачи крутящего момента тепловоза для номинального режима работы и постоянной скорости движения локомотива определяется по выражениям:
,
(2.26)
,
(2.27)
,
.
Эксплуатационные коэффициенты полезного действия серийного и расчетного тепловозов соответственно определятся:
,
(2.28)
,
(2.29)
где Нu – низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг,
,
(2.30)
где С, Н, О, S – доля элементарного состава топлива соответственно углерода, водорода, кислорода и серы.
кДж/кг;
,
.
По результатам расчета технико-экономических характеристик построены соответствующие графические зависимости (рис. 2.3,2.4).
Результаты расчета сравнительных технико-экономических характеристик серийного и расчетного тепловозов представлены в форме (табл. 3).
В(с)ч
В(р)ч
N(p)k
N(c)k
N(p)e
N(c)e
Рис. 2.3. Технико-экономические характеристики серийного и расчетного тепловозов 2ТЭ10М.
η(р)т
η(c)т
η(p)пер
η(c)пер
Рис. 2.4. Технико-экономические характеристики серийного и расчетного тепловозов 2ТЭ10М.
Таблица 3.
Сравнительные характеристики тяговых и экономических параметров серийного и расчетного тепловозов для номинального режима работы
-
Наименование показателей
Значение показателей для тепловозов
Относительное отклонение показателей
серийного
расчетного
1
2
3
4
Расчетная касательная сила тяги, кН
274,5
271,5
0,1
Расчетная скорость, км/ч
23,4
23,4
0
Расчетный подъем, ‰
9
9
0
Эффективная мощность дизеля, кВт
2210
2000
0,1
1
2
3
4
Частота вращения коленчатого вала дизеля, мин-1
850
835
0,017
Часовой расход топлива дизелем, кг/ч
479,57
450
0,06
Мощность тягового генератора, кВт
2000
1810
0,095
КПД тягового генератора, %
94,2
94,2
0
Мощность тягового двигателя, кВт
305
301
0,013
КПД тягового двигателя, %
91,5
91,5
0
Передаточное отношение тягового редуктора
4,41
4,41
0
КПД тягового редуктора, %
97,5
97,5
0
КПД силовой передачи крутящего момента от вала дизеля к колесной паре, %
84
84
0
КПД вспомогательного оборудования, %
90
90,1
0,001
Мощность, затраченная на привод вспомогательного оборудования тепловоза, кВт
221
198,9
0,1