Напруга тривалого режиму, в:

, (4.13)

В.

де - коефіцієнт регулювання генератора по напрузі.

Струм тривалого режиму, А:

; (4.14)

А.

Максимальний струм генератора, А:

; (4.15)

А,

де - коефіцієнт регулювання генератора по струму приймається у межах

1,8-2,2.

Мінімальна напруга генератора, В:

; (4.16)

В.

Напруга двигуна,В:

; (4.17)

В,

де - число послідовно-зєднаних двигунів паралельної гілки.

Струм двигуна, А:

; (4.18)

А,

де а – число паралельних гілок двигунів, а=6.

Максимальний діаметр ділильного кола, мм:

; (4.19)

мм,

де - щілина між нижньою точкою редуктора та головкою рейки, мм;

q – відстань від ділильного кола колеса до кожуха, q =20-25мм.

Кількість зубців великого кола:

; (4.20)

,

де m – модуль зачеплення, обирають в залежності від навантаження колеса на рейку 2Р(m=11).

Кількість зубців малої шестерні:

; (4.21)

.

Діаметр ділильного кола малої шестерні, мм:

мм. (4.22)

Централь зубчатого зачеплення, мм:

, (4.23)

мм.

Уточнення значення передаточного відношення:

; (4.24)

.

5 Вибір схеми і розрахунок охолоджуючого пристрою.

Сукупність вузлів та агрегатів тепловоза, призначених для відводу тепла від частин дизеля та наддувочного повітря, підтримання заданого температурного режиму дизеля і розсіяння цього тепла у навколишнє середовище називається системою охолодження або охолоджуваним пристроєм.

Охолоджувальні пристрої містять радіатори для охолодження води, проміжні теплообмінники для охолодження мастила дизеля, вентилятори з приводом, повітряні канали для підводу та відводу атмосферного повітря, трубопроводи і насоси для забезпечення циркуляції охолоджувальних рідин, а також прилади для регулювання і контролю роботи системи охолодження.

Радіатори виконуються з окремих стандартних секцій, об’єднаних підходящими та підходящими рідину колекторами.

На проектованому тепловозі водяна система двохконтурна. Перший контур призначений для охолодження води дизеля, другий – для охолодження мастила у водомасляному теплообміннику і наддувочного повітря. Вода охолоджується у секціях водоповітряного радіатора.

Все обладнання холодильника (рисунок 5.1) розташоване в передньому кузові і розміщене в шахті, зварної каркас якої укріплений болтами на чотирьох спеціальних підставках 9, посилених ребрами. Шахта холодильника розділена перегородкою 3 на дві самостійні камери. У передній камері більшого розміру розміщені шістнадцять секцій 6 радіатора охолодження води основного контуру і головний вентилятор 5, який одержує привід від колінчастого вала дизеля. В камері меншого розміру встановлено вісім секцій 2 радіатора охолодження води допоміжного контура і вентилятор з приводом. Секції розташовані вертикально в один ряд уздовж бічних стінок, обладнаних жалюзі 13 і 14 з рухомими стулками. Такі ж жалюзі 4 встановлені над вентиляторами шахти холодильника. У кожній камері секції одного ряду прикріплені до двох водяним колекторам - верхньому 7 і нижньому 5, привареним до каркаса шахти холодильника.

Секція радіатора являє собою набір плоскоовальних трубок (78 штук), виготовлених з латуні. Трубки розділені на три колонки, в кожній з яких два ряди по 13 шт. Трубки однієї колонки оребрено тонкими сталевими пластинами завтовшки 0,1 мм, які припаяні оловом. Кінці трубок вставлені в решітки трубних коробок і припаяні олов'янистим припоєм.

1 - вентилятор з приводом; 2 - секції радіатора охолодження води допоміжного контуру; 3 - перегородка; 4 - верхні жалюзі; 5 - головний вентилятор; 6 - секції радіатора охолодження води основного контуру; 7,8 - верхні і нижні водяні колектори; 9 - підставка; 10 - компресор;

11 - гідромеханічний редуктор; 12 - вентилятор охолодження тягових електродвигунів передньої візки; 13, 14 - ліві і праві жалюзі.

Рисунок 5.1 - Холодильна камера

Конструкція шахти передбачає можливість охолодження води основного контуру з різною інтенсивністю (в залежності від температури води). При нагріванні води, циркулюючої по основному контуру, до температури 70 °С відкриваються бічні жалюзі, і охолодження води в секціях 6 (Рис. 5.1) відбувається за рахунок теплообміну із зовнішнім повітрям. Якщо температура води підвищиться до 80 °С, та додатково відкриваються верхні жалюзі 4 і включається головний вентилятор 5. Обертове лопатеве колесо вентилятора викидає повітря через верхні жалюзі, створюючи розрідження в шахті. За рахунок різниці тисків зовнішнє повітря надходить в середину шахти і проходить через секції радіаторів. Регулювання температури води, циркулюючої по допоміжному контуру, проводиться одночасним відкриттям бічних і верхніх жалюзі і включенням приводу вентилятора при досягненні температури води 65 ° С.

1 - дизель; 2 - водомасляний теплообмінник; 3 - охолоджувач наддувочного повітря; 4,5 - водяні насоси І і ІІ контурів; 6 - секції для охолодження води дизеля (І контур); 7 - секції для охолодження води дизеля (ІІ контур); 8 - масляний насос; 10 – вентилятор холодильника

Рисунок 5.2 - Схема охолоджуючого пристрою

Розрахунок охолоджуючого пристрою ведемо на номінальному режимі роботи його силової установки.

Для розрахунку приймаємо:

- температуру води на виході з дизеля t₁^В = 90 С

- температуру зовнішнього повітря τ₁ = 40 С

- масову швидкість повітря у водяних секціях U_В =8

- лінійну швидкість води у секціях V_В =1,0

- питому теплоємність води С_В =4,19

- питому теплоємність повітря С_Р =1

- коефіцієнт теплопередачі від рідини до повітря К_в=0,055

- температуру води на виході з теплообмінника t₁^ВМ = 75 С

- поверхня теплообміну для повітря F=29,6 м²

- поверхня теплообміну для рідин F=3,04 м²

Проводимо розрахунок контуру охолодження води дизеля в І контурі.

Кількість тепла, яка вводиться в тепловозний дизель з паливом Q_Д, визначається за формулою:

, (5.1)

де - питома витрата палива дизелем, =0,218 кг/кВт*год;

Ne- ефективна потужність дизеля, =1010 кВт;

- нижча теплота згоряння дизельного палива. =42500 .

Кількість тепла, яка повинна бути відведена в навколишнє середовище у контурі , визначається за формулою:

, (5.2)

де - тепловідвід у воду дизеля, =11,5 %.

Витрата води крізь секції , , визначається за формулою

, (5.3)

де - лінійна швидкість течії води у трубках секцій, V_В =1,0 ;

- питома маса, =1000 ;

- площа живого перерізу для проходу води у водяних секція,

=0,00132 м²

- число водяних секцій контура.

Витрати повітря крізь водяні секції , визначається за формулою

, (5.4)

де - живий переріз для проходу повітря, м².

Для визначення кількості водяних секцій складаємо систему рівнянь:

Розв’язавши систему отримаємо = 81,96 С, =77,3 С, =7 штук. Так як секції забруднюються, то приймаємо:

=1,05 7 8

Проводимо розрахунок ІІ контуру.

Тепловідвід у мастило дизеля ,

, (5.5)

де -тепловідвід у мастило дизеля, =10 %.

Тепловідвід у воду з мастила дизеля ,

Складаємо систему рівнянь.

Розв’язавши систему отримаємо ; ; 7 штук.

Так як секції забруднюються, то приймаємо

1,05 7 8 штук

Обираємо вентилятор типу УК-2М з кутом установлення лопастей α=25⁰.

Знаходимо опір секцій холодильника h_С, Н/м²

h_С=4,6·U_В^1,89, (5.6)

де U_В – масова швидкість повітря у водяних секціях, (U_В=8,0 кг/м²*с).

h_С=4,6 8,0^1,89=234,2 Н/м²

Визначаємо опір жалюзі холодильника h_Ж, Н/м²

h_Ж=0,1 h_С (5.7)

h_Ж=0,1 234,2=23,42 Н/м²

Знаходимо опір від звужень, розширень та поворотів потоку у холодильній камері h_ХК, Н/м²

h_ХК=0,4 h_С (5.8)

h_Ж=0,1 234,2=93,7 Н/м²

Заходимо динамічні витрати потоку за вентилятором h_Д, Н/м²

h_Д=0,45 h_С (5.9)

h_Д=0,45 234,2=105,4 Н/м²

Потрібний напір вентилятора Н, Н/м²

H= h_С+ h_Ж+ h_ХК+ h_Д (5.10)

H=234,2+23,42+93,7+105,4=456,7 Н/м²

Знаходимо втрату повітря крізь секції холодильної камери G_П, кг/с

G_П=U_В W₁^В Z_В (5.11)

G_П=8,0 0,149 8=9,5 кг/с

Знаходимо питому масу повітря перед вентиляторним колесом ρ_П, кг/м³

ρ_П=10⁵/(τ₂+273)/R_П (5.12)

ρ_П=10⁵/(71+273)/287=1,01 кг/м³

Подачу вентилятора знаходимо В, м³/с

В= G_П/ρ_П (5.13)

В=9,5/1,01=9,4 м³/с

З графіка безрозмірних аеродинамічних характеристик осьових вентиляторів типу УК-2М визначаємо, що максимальний ККД (η_М=0,838) при α=25⁰ досягає при В’=0,25, це відповідає Н’=0,068. Звідси вимірник подачі К_В, м³/с

К_В=В/В’ (5.14)

К_В=9,4/0,25=37,6 м³/с

Тоді вимірник напору К_Н, Н/м²

К_Н=Н/Н’ (5.15)

К_Н=456,7/0,068=6716,2 Н/м²

Діаметр вентиляторного колеса , м

(5.16)

Частоту обертів вентиляторного колеса n, c^-1

(5.17)

Потужність вентилятора холодильника , кВт

(5.18)

кВт