ОАО «РЖД»

Московский государственный университет путей сообщения (миит) Институт транспортной техники и организации производства (иттоп)

Кафедра "Локомотивы и локомотивное хозяйство"

Методические указания для практических занятий по дисциплине:

"ЛОКОМОТИВНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ"

для студентов группы ТЛТ

Студент (__________________)

Преподаватель ( )

Москва - 2010 г.

Содержание

Расчёт основных параметров тепловозных дизелей при выбранной схеме наддува.

Выбор типа дизеля тепловоза для заданной массы состава

Определение среднеэксплуатационной экономичности тепловозного дизеля

Построение расчётной индикаторной диаграммы (процессы наполнения и сжатия).

Построение расчётной индикаторной диаграммы (процессы сгорания и расширения).

Анализ теплового баланса дизеля для заданного типа тепловоза.

Расчёт крутящего момента для рядного модуля тепловозного дизеля.

Занятие №1 «расчет основных параметров тепловозного дизеля при выбранной схеме наддува»

Цель:

Выбрать схему наддува для ЛЭУ (допустимо по заданию курсового проекта), привести примерную диаграмму фаз газораспределения (ФГР) и кинематическую схему дизеля.

Методика расчёта

Рассчитать параметры для ЛЭУ, используя следующие рекомендации.

1.1.Мощность N_е, угловая скорость вращения коленчатого вала , тактность  и условия работы дизеля выбираются (можно по своему курсовому проекту).

1.2.Эффективная мощность дизеля кроме угловой скорости и тактности зависит от величин среднего эффективного давле­ния Ре, реализуемого при рассматриваемом режиме работы, рабочего объема цилиндра V_h и числа цилиндров Z.

Мощность двигателя определяется соотношением:

где Р_е - среднее эффективное давление, МПа;

 - угловая скорость вращения коленчатого вала, рад/с;

Z - число цилиндров;

Vs - рабочий объем цилиндров, м³;

 - коэффициент тактности.

1.3.Рабочий объем цилиндра определяется по формуле:

, м³

где D – диаметр поршня, м;

S – ход поршня, м.

1.4. Скорость поршня и его угловая скорость взаимосвязаны:

, м/с

Угловая скорость () определяется, как

, рад/с

1.5. Коэффициент тактности принимается равным двум для 2-х и четырем – для 4-тактных ЛЭУ.

1.6. Среднее эффективное давление и средняя скорость поршня выбираются на основании опыта конструирования, доводки и эксплуатации существующих двигателей.

В зависимости от заданной мощности предварительно выбирается величина среднего эффективного давления по рис.1.

1.7.Средняя скорость поршня C_m является параметром, определяющим степень быстроходности и долговечности дизеля. Для выполненных тепловозных двигателей средние скорости поршня имеют значения:

• для 4-тактных дизелей C_m=7,4 - 10,5 м/с;

• для 2-тактных дизелей C_m=7,2 -  8,3 м/с.

Двигатели с высокими значениями C_m характеризуются меньшими габаритами и массой. Для их изготовления применяются материалы повышенного качества и износостойкости, повышается класс точности изготовления дизелей, в процессе эксплуатации для смазки используются высококачественные сорта масел с присадками с тем, чтобы сохранить моторесурс на требуемом уровне.

Поэтому, по возможности, выбирают меньшую скорость поршня.

1.8. Число цилиндров в тепловозных дизелях в зависимости от общей мощности, размеров цилиндра и тактности колеблется от 6 до 24 для 4-тактных и 10 -16 для 2-тактных.

У 4-тактных двигателей, исходя из условий уравновешива­ния и необходимой равномерности крутящего момента, применяют четное число цилиндров (6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20 и 24). При числе цилиндров от 6 до 8 обычно используют рядное расположение. При числе цилиндров больше 8 переходят к их V - образному расположению.

1.9. Диаметры цилиндров построенных тепловозных дизелей из­меняются в пределах:

- D = 0,170 - 0,300, м для 4-тактных дизелей с нераз­делённой камерой сгорания;

- D = 0,150 -  0,250, м для 2-тактных дизелей.

При больших диаметрах цилиндров имеют место высокая теплонапряженность, значительная масса деталей кривошипно-шатунного механизма и поршня вследствие больших нагрузок.

Диаметр цилиндра выбирается приближенно в соответствии с рис. 2 и должен удовлетворять нормальному ряду диаметров:

0,130; 0,140, 0,150; 0,160; 0,170; 0,180; 0,190; 0,210; 0,230, 0,240; 0,250; 0,260; 0,280; 0,300, 0,320; 0,340, м.

Отношение хода поршня S к диаметру D цилиндра для тепловозных дизелей находится в пределах:

• S/D = 1,0 - 1,3 для 4-тактных дизелей;

• S/D = 1,2 - 1,7 для 2-тактных дизелей с клапанно-щелевой продувкой;

• S/D = 1,2 - 1,4 для 2-тактных дизелей с противопо­ложно движущимися поршнями (прямоточной продувкой).

В двигателях средней быстроходности рекомендуется увели­ченные отношения S/D, так как при прочих равных условиях с увеличением S/D уменьшается диаметр цилиндра, нагрузка на детали кривошипно-шатунного механизма, увеличивается высота ка­меры сгорания, что ведет к улучшению процесса сгорания, но при этом увеличивается высота двигателя.

Для быстроходных дизелей целесообразно снижать величину S/D для уменьшения средней скорости поршня и высоты двига­теля. Однако с понижением S/D ухудшаются условия протека­ния процессов смесеобразования.

1.10. Определение основных размеров и числа цилиндров ЛЭУ рекомендуется производить в следующем поряд­ке:

- В соответствии с рекомендациями, изложенными ранее, вы­бирают ориентировочную величину среднего эффективного давле­ния Р_е.

- Задаются тремя-четырьмя значениями средней скорости порш­ня C_mi в диапазоне значений, рекомендованных в п. 1.1, с ин­тервалом 0,5 м/с.

Для нескольких значений отношения (S/D)_j определяют ди­аметры цилиндров, соответствующие выбранным значениям средней скорости поршня и заданной угловой скорости коленчатого вала:

, м (4)

Для каждого вычисленного значения диаметра цилиндра по формуле (3) определяют число цилиндров проектируемого двига­теля. Полученные значения диаметров и чисел цилиндров сводят в табл. 1.

По табл.1 выбирают число цилиндров, соответствующее ре­комендациям п.1.1. Диаметр цилиндра, соответствующий выбран­ному числу цилиндров, округляют до ближайшего значения из ря­да нормальных диаметров и уточняют среднюю скорость поршня по соотношению (2).

Таблица 1.

Диаметры и числа цилиндров ЛЭУ.

Значения (Сmi)	Значения (S/D)j
	(S/D)1	(S/D)2	(S/D)3	(S/D)4
Cm1	D11
	Z11
Cm2
Cm3				D34
				Z34

Отношение S/D не должно выходить за рекомендуемые пределы.

1.6. По полученным геометрическим параметрам проектиру­емого дизеля D, S, Z определяют его га­баритные размеры.