65. Технико экон показатели лок-ой тяги
Основным технико-экономическим показателем при сравнении различных видов тяги является коэффициент полезного действия локомотива.
Универсальная формула для определения к. п. д. локомотива имеет вид:
632,3 — тепловой эквивалент работы, ккал/л. с. ч;
Nк — мощность, отнесенная к ободу колеса локомотива, л. с;
Gч — часовой расход топлива, кг;
Qн — теплота сгорания топлива, ккал/кг;
632,3 Ŋе— эффективный к. п. д. дизеля;
gе — расход дизельного топлива, кг/кВт ч;
Ŋп— к. п. д. передачи;
Ŋвсп — коэффициент, оценивающий расход энергии на тягу за вычетом расхода на собственные нужды.
Для увеличения к. п. д. тепловоза необходимо повышать к. п. д. дизеля, к. п. д передачи и снижать расход энергии на собственные нужды. При оценке экономичности тепловоза среднее значение к. п. д. главного генератора можно принять равным 0,965; среднее значение к. п. д. двигателя 0,9, а общий к. п. д. электрической передачи 0,87. Если принять Ŋвсп = 0,92, то к. п. д. тепловоза с электрической передачей Ŋтэп = 0,8 Ŋе.
Основным фактором, определяющим
величину кпд. тепловоза, является
эффективный кпд. дизеля Ŋe.
Для современных четырехтактных дизелей, разработанных для новых
тепловозов, ge = 0,150 кг/л. с. ч, чему соответствует т\е = 0,41 и к. п. д. тепловоза с электрической передачей Ŋтэп = 0,328. По основному показателю оценивающему степень использования теплоты сгорания топлива, современный тепловоз примерно в 5 раз экономичней паровоза.
Применение тепловозов взамен паровозов привело к существенному увеличению производительности труда локомотивных бригад. Обладая исклю-чительно хорошими тяговыми свойствами при маневровой р-те, т-з может работать без повторной экипировки около 10 дней, в то время как паровоз экипируется ежедневно.
Расход топлива по весу на один час маневровой работы в 6,5—7,5 pa-меньше, чем для паровоза. Затраты на экипировку тепловоза, отнесенные к одному часу маневровой работы, в 30 раз меньше, чем для паровоза. Для тепловозов обычен пробег без набора топлива 800—1000 км. Паровоз снабжался топливом после пробега 150—300км. Расходы на снабжение тепловозов водой в 20 раз меньше расходов при паровой тяге.
Сопоставление расходов на ремонт, приходящихся на 10 тыс. ткм брутто для тепловозов и паровозов, показало, что и по этому показателю тепловоз требуют почти в 2 раза меньше средств, чем паровозы. Длительный пробег тепловозов без набора топлива, воды и масла, а также небольшие затраты времени на повторную экипировку позволяют успешно использовать их на удлиненных тяговых плечах 1000 км и более при обслуживании сменными локомотивными бригадами.
66. Перспективные проблемы теп-зостроения
За годы развития теп-зостроения непрерывно увели-чивался выпуск т-зов, усовершенствовалась их кон-струкция и росла секционная мощность. Было осво-ено крупносерийное строительство т-зов мощностью 2200кВт в одной секции. К таким относятся 2-хсек-ционные грузовые т-зы 2ТЭ10Л мощностью 2 X 2200кВт, пасс. т-зы ТЭП60 мощностью 2200кВт. Созданы т-зы ТЭ109 и 2ТЭ116 мощностью по 2200 кВт в секции с экономичными дизелями типа Д49 и Д70, с эл. пер. переменно-постоянного тока, с индии-видуальным приводом к вспом. машинам и мех-мам. Выпущен т-з ТЭП70 с дизелем мощностью 2940кВт.
В последние годы существования СССР локомо-тивостроительная промышленность ежегодно выпу-скала л-вов больше, чем все вместе взятые фирмы таких крупных капиталистических стран, как США, Франция, Англия, Япония, ФРГ и Италия. Велись работы по созданию магистральных гр. т-зов мощностью 2940-4400 кВт и пасс. мощностью 2940-5880 кВт в одной секции и с одной силовой установкой. Была намечена постройка маневровых т-зов мощностью 1470 кВт.
Из года в год снижался удельный вес конструк-ции и уд. расход топлива т-зами, повышался их КПД.
Намечалось увеличение выпуска тепловозов в связи с переводом почти всей маневровой работы на т-зы и необходимостью замены паровозов т-зами на подъездных путях промышленности.
На ближайшую перспективу намечается повыше-ние технического уровня т-зостроения.
1. Создание тепловозов с секционной мощностью 2940-4400 кВт и с более эффективными и сов-ременными узлами.
Дизель. Находятся в производстве четырехтактные дизели типов Д70 и Д49. На их базе создается еди-ный мощностной ряд дизелей 880, 1760, 2200, 2940, 4400кВт. Массовое применение этих дизелей снизит построечную стоимость и расходы при экспл. т-зов.
Электрическая передача. За последние годы на т-зах получает широкое распространение эл. пер. пере-менно-постоянного тока. Генераторы перем. тока, применяемые на т-зах ТЭ109, 2ТЭ116, отличаются высокой надежностью и эффективностью. Поэтому все мощные т-зы в ближайшей перспективе будут оборудованы такой передачей. Одновременно ведут-ся работы по созданию эл. передачи переменного тока. Улучшается устройство системы автоматичес-кого регулирования внешней тяговой х-ки т-зов, создаются более надежные эл. аппараты с при-менением полупроводниковых элементов.
Холодильник и вспом. оборудование. Ведутся р-ты по усовершенствованию т-зных хол-ков, снижению удельных показателей, оценивающих затраты метал-ла на изготовление радиаторов и расход мощности на вентиляторы и насосы. Уве-личивается надеж-ность хол-ка, усовершенствуется привод к вентиля-тору, обеспечивающий автома-тическое регулирова-ние частоты вращения его вала при частичных на-грузках дизеля и изменениях внешней температуры. Внедряется более эффек-тивная 2-хступенчатая с-ма очистки воздуха для дизеля и эл. машин. Создаются наиболее эффектив-ные конструкции компрессоров, вентиляторов эл. машин и приводы к ним. Получает широкое распространение индивидуальный эл. при-вод к вспом. агрегатам.
Экипажная часть. В современных конструкциях строящихся и проектируемых т-зов используют ряд прогрессивных решений в улучшении конструкции экипажной части: бесчелюстные тележки с улучшен-ными динамическими качествами и односторонним расположением тяговых двигателей, несущие кузова, дисковые тормоза, люлечные возвращающие устрой-ства, пневматическое рессорное подвешивание и т. д.
Бесчелюстные тележки оборудованы мягким рес-сорным подвешиванием, фрикционными и резино-выми амортизаторами. В связи с предполагаемым увел. нагрузок на оси будет проводиться работа по снижению динам-ких воздействий на путь.
2. Снижение удельного веса т-за и особенно при повышении его секционной мощности путем:
а) применения более легких дизелей с высокой степенью наддува, повышенным средним эффектив-ным давлением (до 1,5-2 МПа и увеличенной часто-той вращения валов дизелей);
б) снижения веса главных генераторов и тяговых двигателей (при эл. передаче) за счет применения прогрессивных электротехнических мат-лов, гл. генераторов переменного тока, группового привода к колесным парам и дальнейшего совершенствования схемы и конструкции передачи;
в) применения эффективных профилей несущих конструкций из низколегированных сталей, алюми-ния и др. мат-лов. Кроме этого, разрабатываются эффективные конструкции несущих нагрузку кузо-вов, которые дают возможность снизить их вес и увел. прочность. В т-зостроении прим-ся большое кол-во узлов и деталей из пластмасс.
3. Повышение к-та сцепления и ходовых качеств
а) каждая из движущихся КП будет развивать одинаковое тяговое усилие путем выравнивания нагрузок на оси и эл.механических хар-к тяг. дв-лей;
б) используется групповой привод (мономотор-ные тележки) с параллельным соединением тяговых двигателей при кот. снижается боксование л-вов с л-вами, у которых КП оборудованы индивидуальным приводом и последоват. соед. тяговых двигателей.
При индивидуальном приводе надежным противо-боксовочным мероприятием является применение ТЭД с независимым возбуждением.
Ходовые кач-ва, определяемые уровнем вертик. и гор. динамических нагрузок, будут значительно улу-чшены путем применения более мягкого рессорного подвеш. (пневморессор, люлечных возвращ ус-ств резиновых или резино-металлических эл-тов, опорно-рамного подвешивания ТЭД.)
Все это будет способствовать улучшению условий работы л-вной бригады, увеличит надежность эки-пажной части и продлит срок службы л-ва.
4. Повышение надежности и долговечности узлов, дизелей, хол-ков, ходовых частей, эл. и гидропередач
5. Дальнейшее улучшение технико-экон. показа-телей путем умен. уд. расхода топлива дизелями, умен. уд. веса дизелей и т-зов в целом, сниж. затрат цветного металла, умен затрат мощности на приводы к вспом. агрегатам, снижения стоимости постройки и эксп. расходов. Для умен. уд. расхода топлива дизелем и повышения его эффективного КПД пред-полагается использовать рез-ты науч. исслед. по регулированию подачи возд. дизель и степени его охлажд. или нагрев. при частичных нагрузках.
6. При создании т-зов предусматривается макс унификация и типизация узлов и деталей (дизели, тяг. дв-ли, вспом. эл.машины и эл.оборудование, компрессоры и тормозное оборудование, фильтры и воздухоочистители, блоки хол-ков, КП, буксы, эл-ты рессорного подвеш., приборы упр. и автоматики).
7. Улучшение условий р-ты л-вных бригад будет осущ-ся путем примен. надежной шумоизоляции, умен. вибра-ций, улучш. видимости, освещенности, создания норм. темпер и климат усл. в кабине при помощи установок для кондиционир. возд. В кабине улучшаются с-мы защиты, контроля и сигнализации. Ведутся р-ты по автоматизации всех процессов упр. с примен. электроники. Большое значение уделяется внедрению электродинамических тормозов.