1.2 Определение показателей работы дизеля

Исходные данные:

Р_е – эффективная мощность дизеля, кВт; Р_е = 2250 кВт;

t – тактность, t = 4;

n – частота вращения коленчатого вала, с^-1;n = 16,6 с^-1;

i – число цилиндров,i = 16;

D – диаметр цилиндра, мм; D = 260 мм;

S – ход поршня, мм; S = 260 мм;

b_e – удельный эффективный расход топлива, кг/кВт·ч; b_e = 0,217 кг/кВт·ч;

φ – коэффициент продувки, φ= 1,05;

a – коэффициент избытка воздуха для сгорания, a = 1,95;

η_м – механический КПД дизеля, η_м = 0,81.

В задании принимаем:

– состав дизельного топлива в долях массы: углерод С = 0,86; водород H = 0,135; кислород О = 0,005;

– низшую теплоту сгорания дизельного топлива Н_и = 42500 кДж/кг.

Среднее эффективное давление р_е в МПа определяется из выраже­ния эффективной мощности, кВт

, (1)

откуда

. (2)

Рабочий объем одного цилиндра, м³

. (3)

Значения D и S подставляются в метрах

м³ .

МПа.

Среднее индикаторное давление, МПа

, (4)

МПа.

Эффективный КПД дизеля определяется по формуле

, (5)

.

Индикаторный КПД дизеля

, (6)

.

Удельный индикаторный расход топлива, кг/кВт·ч

, (7)

кг/кВт·ч.

Часовой расход топлива дизелем, кг/ч, определяется по формуле

, (8)

кг/ч.

Количество топлива, кг, подаваемое в цилиндр за каждый цикл, определяется по формуле

, (9)

кг.

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, кмоль/кг

, (10)

кмоль/кг.

, (11)

где m – молекулярная масса воздуха, кг/кмоль; m = 28,29кг/кмоль,

.

Суммарный коэффициент избытка воздуха

φ, (12)

.

Расход воздуха дизелем, кг/ч

, (13)

кг/ч.

Расход воздуха дизелем, кг/с, определяется по формуле

, (14)

кг/с.

Количество отработавших газов, кг/ч

, (15)

кг/ч.

Количество отработавших газов, кг/с,

, (16)

кг/с.

Количество продуктов сгорания на 1 кг топлива, кмоль/кг

, (17)

кмоль/кг.

Молекулярная масса отработавших газов, кг/кмоль

, (18)

кг/кмоль.

2 Организация эксплуатации и ремонтаокомотивов

Исходные данные выбираются по предпоследней цифре шифра.

На заданном участке принимается кольцевой способ обслуживания поездов локомотивами при сменном способе обслуживания локомотивов бригадами. Длина участков обращения локомотивов при этом не ограничивается нормой непрерывной работы локомотивных бригад. Пример схемы обслуживания участков локомотивами и локомотивными бригадами приведен на рисунке 1.

1– пункт оборота локомотивов; 2 – станция основного депо; 3 – заход локомотивов в основное депо на ремонт; 4 – оборот локомотивных бригад; 5 – пункт смены локомотивных бригад; 6 – оборот локомотивов на участке обращения

Рисунок 1 – Схема обслуживания участков локомотивами

и локомотивными бригадами

Участок А–Б протяженностью 300 км. На нем я не буду организовывать смену локомотивной бригады, т. к. время следования от станции А до станции Б равно 6.00 ч мин, а время следования от станции Б до станции А равно 6.20 ч мин, то есть время непрерывной работы бригады (в одну сторону) не превышает (с учетом приемки и сдачи локомотива) 7–8 ч.

Участок А–В протяженностью 360 км. На нем необходимо организовать один пункт смены локомотивной бригады Д на расстоянии 180 км от станции А и станции В, т. к. время следования от станции А до станции В равно 8.00 ч мин, а время следования от станции В до станции А равно 7.30 ч мин.

Потребность поездных локомотивов для выполнения заданного объема работы на участке обращения определяется по формуле

(19)

где – полный оборот локомотива на участке обращения, ч;

N – размеры движения на участке, N = 38 пар поездов сут.

= t₁ + t₂ +t₃ + t₄ + t₅ + t₆ + t₇ + t₈, (20)

где t₁ – простой локомотива на станции основного депо А (в четном

направлении), ч; t₁ = 0.30 ч мин = 0,50 ч;

t₂ – время в пути от станции основного депо А до пункта оборота Б, ч;

t₂ = 6.00 ч мин = 6,00 ч;

t₃ – простой локомотива в пункте оборота Б, ч; t₃ = 1.30 ч мин = 1,50 ч;

t₄ – время в пути от станции Б до станции основного депо А, ч;

t₄ = 6.20 ч мин = 6,33 ч;

t₅ – простой локомотива на станции основного депо А (в нечетном

направлении), ч; t₅ = 0.35 ч мин = 0,58 ч;

t₆ – время в пути от станции основного депо А до пункта оборота В, ч;

t₆ = 8.00 ч мин = 8,00 ч;

t₇ – простой локомотива в пункте оборота В, ч; t₇ = 1.45 ч мин = 1,75 ч;

t₈ – время в пути от станции В до станции основного депо А, ч;

t₈ = 7.30 ч мин = 7,50 ч.

= 0,50 + 6,00 +1,50 + 6,33 + 0,58 + 8,00 + 1,75 + 7,50 = 32,16 ч.

лок.

Принимаем лок.

Время t₂, t₄, t₆ и t₈ включает время стоянки поезда в пунктах Б и В смены локомотивных бригад.

Важными эксплуатационными измерителями, характеризующими полноту использования локомотивов в процессе их эксплуатации, являются: пробег локомотивов, работа локомотивов, среднесуточный пробег и суточная производительность локомотива, участковая скорость поездов.

Пробег локомотивов – это расстояние, пройденное локомотивами за определенный период времени на участке обращения.

Пробег локомотивов МS_x , лок. км, определяется по формуле

, (21)

где L_уч – длина участка обращения локомотивов, км; L_уч = 660 км

(L_АБ = 300 км, L_АВ = 360 км);

N – размеры движения на участке, пар поездов/ сут; N = 38 пар поездов/сут;

T_х – промежуток времени, за который определяется пробег, сут;

T_сут = 1 сут, T_мес = 30,4 сут; T_год = 365 сут.

Определим пробег локомотивов за сутки, месяц и год

лок. км,

лок. км,

лок. км.

Работа локомотивов – это показатель объема работы локомотивов на участке обслуживания за определенный период времени.

Работа локомотивов, ткм брутто

, (22)

где Q_ср – средняя масса поезда, т брутто; Q_ср = 3800 т брутто.

Определим работу локомотивов за сутки и месяц

ткм брутто,

ткм брутто.

Среднесуточный пробег – это линейный пробег, выполненный за сутки

локомотивом на участке обслуживания во главе поездов.

Среднесуточный пробег локомотива S_л, лок.км/сут

, (23)

где М_э – эксплуатируемый парк локомотивов, лок; М_э = 51 лок.

лок.км/сут.

Производительность локомотива – это количество тонно-километров брутто, приходящихся в среднем за сутки на один локомотив эксплуатируемого парка.

Производительность локомотива П_C, ткм брутто/сут, определяется по формуле

, (24)

ткм брутто/сут.

Принимаем П_С = 3737412 ткм брутто/сут.

Участковая скорость – средняя скорость движения в км/ч между участковыми станциями, с учетом времени в движении и на всех стоянках.

Участковая скорость на участке, км/ч,

, (25)

где t_п – время нахождения локомотива в пути за оборот, ч,

t_п = t₂ + t₄ + t₆ + t₈

t_п = 6,00 + 6,33 + 8,00 + 7,50 = 27,83 ч.

км/ч.

Принимаем ν_уч = 48 км/ч.

Время полезной работы – среднее время нахождения локомотива в движении за сутки.

Время полезной работы локомотива за сутки, ч,

, (26)

ч.

Годовая программа ремонтируемых локомотивов М_{рем х}, лок., определяется по формуле

, (27)

где МS_ГОД – годовой пробег всех локомотивов по видам движения, лок.км;

МS_год = 18308400 лок.км;

L_{рем х} – норма пробега между соответствующими видами ремонта, км;

L_{рем х+ 1} – норма пробега между последующими видами ремонта, км.

Принимаем межремонтные периоды [1] по серии тепловоза 2ТЭ10МК, 2ТЭ10УК, так как на Белорусской железной дороге не эксплуатируются тепловозы серии 2ТЭ116 (по заданию), а данные тепловозы наиболее близки по конструкции

, (28)

Принимаем L_{рем ТО-3} = 10000 км, L_{рем ТР-1} = 30000 км [1],

лок.

Принимаем М_{рем ТО-3} = 1221 лок.

, (29)

Принимаем L_{рем ТР-1} = 30000 км, L_{рем ТР-2} = 180000 км [1],

лок.

Принимаем М_{рем ТР-1} = 500 лок.

, (30)

Принимаем L_{рем ТР-2} = 180000 км, L_{рем ТР-3} = 360000 км [1],

лок.

Принимаем М_{рем ТР-2} = 51 лок.

, (31)

Принимаем L_{рем ТР-3} = 360000 км, L_{рем КР-1} = 1080000 км [1],

лок.

Принимаем М_{рем ТР-3} = 34 лок.

, (32)

Принимаем L_{рем КР-1} = 1080000 км, L_{рем КР-2} = 2160000 км [1],

лок.

Принимаем М_{рем КР-1} = 9 лок.

, (33)

лок.

Принимаем М_{рем КР-2} = 9 лок.

Фронтом ремонта называется количество локомотивов, одновременно находящихся в данном виде ремонта в сутки.

Фронт ремонта локомотивов, лок., определяется по формуле

, (34)

где t_{рем х} – время простоя локомотива в соответствующем виде ремонта, сут.;

принимаем время простоя локомотива по [1]

Д_{рем х} – время работы искомого участка (отделения), сут. Для

участков ТО-3–ТР-3: Д_{рем х}= 365 сут; КР-1, 2: Д_{рем х} = 255 сут. [6];

, (35)

Принимаем t_{рем ТО-3} = 10 ч = 0,42 сут [1],

лок.

Принимаем f_ремТО-3 = 2 лок.

, (36)

Принимаем t_{рем ТР-1} = 40 ч = 1,67 сут [1],

лок.

Принимаем f_{рем ТР-1} = 3 лок.

, (37)

Принимаем t_{рем ТР-2} = 10 сут [1],

лок.

Принимаем f_{рем ТР-2} = 2 лок.

, (38)

Принимаем t_{рем ТР-3} = 12 сут [1],

лок.

Принимаем f_ремТР-3 = 2 лок.

, (39)

Принимаем t_{рем КР-1} = 20 сут [1],

лок.

Принимаем f_ремКР-1 = 1 лок.

, (40)

Принимаем t_{рем КР-2} = 30 сут [1],

лок.

Принимаем f_ремКР-2 = 2 лок.

Инвентарный парк локомотивов состоит из локомотивов: эксплуа­тируемого парка; находящихся в ремонте; находящихся в резерве управления дороги и консервации дороги.

Инвентарный парк депо

М_инв = М_э + М_рем + М_рез + М_кон , (41)

где М_э – эксплуатируемый парк локомотивов, лок.; М_э = 51 лок.;

М_рем – суммарный фронт ремонта локомотивов в депо, лок.;

М_рез – количество локомотивов в резерве, лок.;

М_кон – количество локомотивов находящихся в консервации, лок.

М_рем = ƒ_ТО-3 + ƒ_ТР-1 + ƒ_ТР-2 + ƒ_ТР-3 + ƒ_КР-1 + ƒ_КР-2, (42)

М_рем = 2 + 3 + 2 + 2 + 1 + 2 = 12 лок.

М_рез = ( 0,10−0,15) М_э = 0,11М_э, (43)

М_рез = 0,11 · 51 = 5,61 лок.

Принимаем М_рез = 6 лок.

М_кон= (0,05 − 0,10) М_э = 0,07М_э , (44)

М_кон= 0,07·51 = 3,57 лок.

Принимаем М_кон= 4 лок.

Инвентарный парк депо

М_инв = 51 + 12 + 6 + 4 = 73 лок.

Состояние локомотивного парка характеризуется отношением количества неисправных локомотивов к парку в распоряжении депо.

Общий процент неисправных локомотивов определяется по формуле

_о = _д + _з , (45)

где _д – деповской процент неисправных локомотивов;

_з – заводской процент неисправных локомотивов.

Деповской процент неисправных локомотивов

·100 %, (46)

где Σƒ_{рем х} – суммарный фронт ремонта деповских видов ремонта, лок.;

ƒ_неп – количество локомотивов находящихся на внеплановом ремонте, лок.;

М_рд – суммарный парк локомотивов в распоряжении депо, лок.

Σƒ_{рем х}= ƒ_ТО-3 + ƒ_ТР-1 + ƒ_ТР-2 + ƒ_ТР-3, (47)

Σƒ_{рем х}= 2 + 3 + 2 + 2 = 9 лок.

Σƒ_неп = (0,03 – 0,05) Σƒ_{рем х} = 0,04 Σƒ_{рем х}, (48)

Σƒ_неп = 0,04 · 9 = 0,36 лок.

Принимаем Σƒ_неп = 1 лок.

М_рд = М_инв – М_кон , (49)

М_рд = 73 – 4 = 69 лок.

Деповской процент неисправных локомотивов

% = 14,5 %.

Заводской процент неисправных локомотивов

·100 %, (50)

% = 4,35 %.

Общий процент неисправных локомотивов определяется по формуле

_о = 14,50 + 4,35 = 18,85 %.