Український державний університет залізничного транспорту

Кафедра «Експлуатація та ремонт рухомого складу»

«Вантажний тепловоз з електричною передачею потужністю 2295 кВт»

Пояснювальна записка і розрахунки до курсового проекту з дисципліни

«Теорія та конструкція локомотивів»

КПМ.520.12.03.ПЗ

Студента IV курсу 2 групи

спеціальності 7.07010501 Локомотиви та локомотивне господарство

Саркісян К.М.

Керівник:

ст. викл. Коваленко В.І.

Національна шкала:

Кількість балів: Оцінка ECTS ____

Члени комісії:

_________ .

(підпис) (ініціали та прізвище)

___________ _______________

(підпис) (ініціали та прізвище)

2015

Зміст

Вступ …………………………………………………………………….…….3

1 Вибір та визначення основних параметрів екіпажної частини …..……..5

1.1 Вибір типу кузова та рами локомотива………………..……………....5

1.2 Вибір типу та бази візка……………………………………….…….....7

1.3 Вибір кількості колісних пар та визначення їх діаметрів……….…..8

2 Вибір та визначення силової енергетичної установки……………............10

3 Вибір та обґрунтування основних елементів передачі…………………..13

4 Визначення основних параметрів електричної передачі…………............16

5 Вибір схеми та розрахунок охолоджуючого пристрою………………….23

6 Розрахунок загальної жорсткості ресорного підвішування……………...29

7 Розрахунок тягових і економічних характеристик локомотива…………36

8 Опис конструкції локомотива…………………………………………….....41

9 Охорона праці, безпека та протипожежні заходи…………………………45

Список використаної літератури……………………………………………...47

Додаток …………………………………………………………………….48

Вступ

Головна задача транспорту полягає в повному та своєчасному задоволенні потреб народного господарства в перевезеннях, підвищенні якості роботи всіх ланок транспортної системи. В транспортній системі України провідне місце займають залізниці, прогрес яких невід’ємно зв’язаний зі станом локомотивної тяги. В зв’язку з цим дуже важливо підвищити рівень використання й надійність використання локомотивів. Виконання цієї задачі покладено на одну з провідних галузей залізничного транспорту – локомотивне господарство.

Локомотивне господарство призначене для забезпечення перевезень тяговим рухомим складом, моторвагонним рухомим складом та іншими, а також їх утримання у відповідності з нормативно – технічною документацією.

В Україні локомотивне господарство має як магістральний так і промисловий транспорт. Приписний парк першого складає більше 5000 одиниць з дизельною тягою та приблизно стільки ж ЕРС та МВРС. Більше половини парку тепловозів складають: у маневровому русі – ЧМЕ3, у вантажному – 2ТЕ116, у пасажирському – ТЕП70.

Цей приписний парк в основному зношений на 60 – 80 % і потребує поступової заміни, в першу чергу вітчизняними локомотивами.

На території України знаходяться два заводи по випуску локомотивів та МВРС (Луганськ, Дніпропетровськ) та кілька заводів по ремонту ТРС.

Протягом 1992-2014рр. рухомий склад оновився на 5% переважно дослідними зразками локомотивів. Перспективними тепловозами для модернізації є маневровий ЧМЕ3п та магістральний М62(2М62) на полтавському тепловозоремонтному заводі.

Мета курсового проектування – спроектувати вантажний тепловоз з електричною передачею потужністю 2295 кВт. В проекті розраховуються основні розміри екіпажної частини, параметри основних систем та обладнання тепловоза.

1 Вибір та визначення основних параметрів екіпажної частини

1.1 Вибір типу кузова та рами локомотива

При виборі типу кузову звертають увагу на рід служби локомотива. Так, наприклад, для магістральних локомотивів рекомендується застосовувати кузов вагонного типу, а для маневрових - капотний кузов, який забезпечує кращий огляд шляху попереду та позаду локомотива. Але при цьому необхідно враховувати ті обставини, що кузов капотного типу значно дешевший за вагонний. тому при певних умовах може виявитись більш доцільним застосування кузова капотного типу і для магістральних локомотивів.

В останній час широке розповсюдження для магістральних локомотивів отримали кузови несучої конструкції з полегшеною рамою. Головна рама локомотива обирається зварювальна з профільного прокату.

Вимоги, які ставлять до рам та кузовів:

1. забезпечення нормальної роботи локомотивної бригади;

2. рівномірність розташування обладнання;

3. рама повинна мати мінімальний прогин;

4. рами і кузова повинні мати мінімальну вагу;

5. процес складання повинен бути технологічним.

Враховуючи всі вимоги обираємо кузов вагонного типу з несущою головною рамою для проектувального локомотива.

Довжину локомотива по осях автозчеплень , мм, встановлюють в процесі компонування обладнання, на початковій стадії проектування (рисунок 1.1).

Для локомотивів потужністю 1100< < 2940 кВт

(1.1)

мм.

Згідно з лінійними розмірами локомотива–прототипу обираємо =18150мм.

Рисунок 1.1 - Основні геометричні розміри екіпажної частини локомотива

Максимальна довжина локомотива може бути до 24 м за умов обмеження довжини ремонтних стійл та забезпечення проходження кривих двома локомотивами, які рухаються назустріч один одному (за умови геометричного вписування).

Мінімальна довжина визначається міцністю шляхових споруд:

(1.2)

де - граничне навантаження на одиницю довжини шляху;

= 73,5 кН/м для експлуатованих локомотивів;

= 88,5 кН/м для проектованих.

мм.

База локомотива - відстань між шворнями або геометричними центрами візків однієї секції. Вона визначає умови компонування екіпажної частини знизу та надійність зчеплення локомотива з вагонами. Попередньо база локомотива розраховується за формулою:

, (1.3)

де - чисельний коефіцієнт, який дорівнює 0,5-0,54 для екіпажної частини з довжиною до 20 м та 0,55-0,6 з довжиною більше за 20 м.

L_Б=0,54*15186 мм.

1.2 Вибір типу та бази візка

В проектувальному локомотиві використовуємо уніфіковані безщелепні візки з осьовою характеристикою 3_0-3₀. Ці типи візків забезпечують хороший доступ до тягових двигунів. Вони мають опорно-осьову підвіску, просту конструкцію і порівняно невелику вагу. В конструкцію візка застосоване пневматичне індивідуальне (для кожного колеса) колодкове гальмо з двостороннім натисненням гальмівних колодок. Паралельно індивідуальному буксовому ресорному підвішуванню додаємо фрикційні гасителі коливань, котрі водночас можуть гасити всі три види коливань. Класифікуємо візок зарядом ознак:

- за робочими функціями: рушійні;

• за кількістю колісних пар: 3-х вісний;

• за типом рам візка: зварно-литі;

• за конструкцією ресорного підвішування: індивідуальне;

• за способом передачі обертального моменту: з індивідуальним приводом;

• за типом опорно-повертаючого пристрою: з роликовими опорами.

1.3 Вибір кількості колісних пар та визначення їх діаметра

Кількість колісних пар залежить від маси локомотива та навантаження від колісної пари на рейки. Для однієї секції проектувального локомотива число колісних пар обираємо рівним 6.

Перевіряємо статичне навантаження на рейки з виразу

, (1.4)

де [2П] – допустиме навантаження від колісної пари на рейки, [2П] =225 кН

Допустиме навантаження залежить від конструкції і стану верхньої будови шляху та встановлюється технічними вимогами. На залізницях з рейками Р65 і Р50 (шпали – дерев’яні, баласт – щебінь) для вантажних локомотивів .

225 кН < 226 кН.

Діаметр колісних пар локомотива залежить від багатьох факторів, з яких головним є надійність та мінімальна не підресорена маса. Зараз для тягового рухомого складу застосовують чотири типи розміру коліс: діаметром 1050 мм, 1220 мм для тепловозів, 950 мм для дизель-поїздів і частини електропоїздів та 1250 мм для електровозів. Для уніфікації ходових частин локомотива рекомендується використовувати колеса діаметром 1050 та 1250 мм, що знижує експлуатаційні ремонтні витрати.

Необхідний діаметр колеса, мм, підраховуємо за формулою:

(1.5)

де - допустиме навантаження на 1 мм діаметра колеса, рівне від 0,2-0,22кН/мм.

мм.

Приймаючи до уваги стандартні розміри коліс і ґрунтуючись на прототипі уточнюємо діаметр колеса Д_К=1050 мм, товщину бандажа приймаємо 70 мм.[2]

2 Вибір типу силової енергетичної установки

На сучасних тепловозах використовують в основному двотактні та чотиритактні дизелі з наддувом. До основних технічних показників відносять тактність, агрегатну потужність, номінальну та мінімальну частоту обертання колінчастого вала, питому витрату палива та мастила, середній ефективний тиск, масу, яка приходиться на одиницю потужності, моторесурс, габаритні розміри та ін. На магістральних та маневрових тепловозах експлуатуються в основному дизелі таких типорозмірів: Д100, Д50, Д49,Д211, 6DR. В останній час розроблено потужністний ряд дизелів Д80.

За літературними джерелами обираємо дизель 1А5Д49, оскільки він має потужність близьку до завдання, і перевіряємо його вписування в кузов проектованого тепловоза.

Рисунок 2.1 - Основні розміри габаритів локомотива (габарит 1-Т)

Основні параметри дизеля приведені в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 ­- Основні параметри обраного дизеля.

Основні параметри	Дизель 1А5Д49
Означення згідно з ГОСТ 4393-82	16ЧН26/26
Ефективна потужність на номінальному режимі, кВт	2200
Частота обертання колінчастого вала, Номінальна Мінімальна	16,7 6,7
Тактність	4
Кількість циліндрів	16
Діаметр циліндра, мм	260
Хід поршня, мм	260
Середній ефективний тиск на номінальній потужності, мПа	1,22
Середня швидкість поршня, м/с	8,7
Тиск наддуву, мПа	0,235
Питома ефективна витрата палива, г/кВт*год	211
Маса дизеля(суха), кг	18500
Габаритні розміри дизель-генератора, мм Висота Довжина Ширина	2890 4696 1610
Відвід тепла, кДж/год З водою дизеля З мастилом Від охолодника наддувного повітря	2345 1256 1256
Серія тепловоза	2ТЕ116

Визначивши основні параметри дизеля і основні розміри габаритів локомотива, перевіряємо наявність необхідної ширини проходів по обидва боки від дизеля(не менше 500 мм і на висоті 1,5м). В нашому випадку з шириною дизеля 1610 мм, орієнтуючись на розміри габаритів дизеля, отримуємо ширину бокових проходів. Ця величина становить 890 мм, що цілком задовольняє заданій умові.

Для отримання заданої потужності дизеля 2290 кВт замість 2200 кВт збільшуємо циклову подачу палива, тиск надувного повітря, частоту обертання колінвала.

Ступінь форсування буде:

, (2.1)

.