4.Выбор силового и вспомогательного оборудования

1. Выбор дизеля (лист 1, 10)

Технико-экономические показатели первичного двигателя оказывают определяющее влияние на конструкцию автономного локомотива и расходы в эксплуатации. Распределение годовых расходов в локомотивном хозяйстве по тепловозной тяге характеризуется следующими ориентировочными данными (в %):

Топливо 44

Смазка 2,5

Экипировка 1,5

Зарплата локомотивных бригад 13

Текущий ремонт тепловозов 8,2

Амортизационные расходы 17,2

Основные расходы (распределяемые) 10,2

Накладные расходы 3,4

Расходы на топливо находятся в прямой зависимости от расходов топлива двигателем. В структуре расходов на ремонт тепловоза стоимость ремонта двигателя и вспомогательного оборудования достигает 50%. Расходы на ремонт состоят из расходов на текущий и заводской (средний и капитальный) ремонты. На заводской ремонт производятся ежегодные отчисления, которые составляют около 75% амортизационных расходов. Поэтому расходы на ремонт двигателя превышают 10% всех годовых расходов в локомотивном хозяйстве.

В расходах на смазку тепловоза значительная часть приходится на долю двигателя. В среднем расходы на смазку двигателя достигают 2—3% расходов на топливо. Из приведенных данных вытекают технические требования к локомотивным двигателям.

Исследования показывают, что экономически выгодно реализовать мощность в одном агрегате вместо двух.

Современный уровень развития тепловозных двигателей и имеющиеся научно-технические разработки позволяют удовлетворить перспективные требования по агрегатной мощности с обеспечением требуемых моторесурса, массы и габаритных размеров.

Масса двигателя на эксплуатирующихся отечественных тепловозах составляет 11—15% сцепной массы тепловоза при нагрузке на ось 21—23 т.

По своим габаритам двигатель должен удовлетворять габаритам подвижного состава железных дорог, обеспечивать возможность обслуживания и ремонта. Как показывают конструкторские проработки, ограничением габарита тепловозного V-образного двигателя является ширина кузова тепловоза. Она ограничивает диаметр цилиндра такого двигателя не более 320—330 мм.

Удельный расход топлива на номинальной мощности у современных отечественных четырехтактных тепловозных двигателей достигнут 205—210 г/(кВт • ч), у двухтактных — 225—230 г/(кВт • ч) и масла — 1—1,5% расхода топлива.

Срок службы до первой переборки отечественных тепловозных двигателей составляет 150—200 тыс. км и до среднего ремонта 700— 750 тыс. км пробега. В настоящее время сроки службы между переборками и заводскими ремонтами определяются в основном необходимостью контроля состояния ответственных деталей (поршней, подшипников коленчатого вала, втулок цилиндра и др.) для обеспечения их надежной работы между ремонтами и очистки от нагаров. В меньшей мере эти сроки ограничиваются износом деталей (поршне­вых колец, коленчатых валов).

По мере повышения надежности работы ограничивать сроки служ­бы между ремонтами будут в основном величины износов деталей. Увеличение надежности работы деталей цилиндро-поршневой группы и шатунно-кривошипного механизма, а также износостойкости трущих­ся пар позволит увеличить сроки службы между ремонтами и уменьшить расход запасных частей.

Повышение моторесурса двигателя является важнейшей задачей, решение которой приводит к снижению расходов на ремонт. Достижимым в ближайшее время является пробег до первой переборки двигателя 300 тыс. км и до среднего ремонта 1—1,2 млн. км пробега грузового тепловоза.

Одной из важных задач в развитии тепловозных двигателей является их широкая унификация. Существующие и перспективные потребности в агрегатных мощностях двигателей для маневровых и магистральных тепловозов могут быть удовлетворены ограниченным числом типоразмеров двигателей. Перекрытие необходимого диапазона мощностей возможно достигнуть на базе этих типоразмеров путем их развития в ряды. Двигатели одного ряда отличаются числом цилиндров, компоновкой, степенью наддува и охлаждения наддувочного воздуха, и в отдельных случаях - небольшим изменением частоты вращения коленчатого вала. Один типоразмер двигателя, развитый в ряд, позволяет сохранить примерно 80% деталей и узлов одинаковой конструкции для двигателей различной мощности. Унификация двигателей уменьшает стоимость их изготовления и ремонта, позволяет повысить качество изготовления, что оказывает положительное влияние на надежность и долговечность.

Кроме унификации конструкции двигателя, большое значение для условий эксплуатации имеет унификация навесного оборудования, относящегося к обслуживающим системам — топливной, масляной, водяной и др. Унификация фильтров, насосов, теплообменников и арматуры систем целесообразна не только для одного, но и для нескольких типоразмеров двигателей.

Тепловозные двигатели должны удовлетворять не только указанным основным требованиям, но обладать рядом других качеств, вытекающих из условий их эксплуатации: приемлемыми пусковыми свойствами, автоматизацией контроля, защитой и регулированием работы, ограничением по воздействию на внешнюю среду и т. д.

Таблица 2

Сравнительные характеристики тепловозных дизелей

№	Наименование показателей	Условные обозначения	Единицы измерения	ГТ6*	1Д49	Д70
				16ЧН	16ЧН	16ЧН
1.	Мощность	Nе	кВт	4410	4410	4000
2.	Расход топлива	qрх.	г/кВтч	218	211	204
3.	Частота вращения колен. вала	n	об/мин	850	1000	1000
5.	Габариты	g	мм	6705	6187	6465
		к	мм	2610	2090	1920
		h	мм	3265	2972	2475
6.	Масса дизеля	m	кг	28000	22000	26000
* - проектируемые дизели

Сравнивая дизели отечественного производства, для проектируемого локомотива выбираем дизель марки 1Д49 обозначение по ГОСТ 4393- 82 16ЧН [лист 1, 6]. Так как этот дизель обеспечивает необходимую мощность при приемлемых для проектируемого тепловоза габаритных размеров, потребляет меньшее количество топлива и имеет меньшую массу, а также унифицирован с некоторыми используемыми на отечественных железных дорогах дизелями локомотивов, что позволит сократить расходы на его эксплуатацию.