Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Локомотивы»

ЛОКОМОТИВЫ. ОБЩИЙ КУРС

Пояснительная записка к курсовой работе

Студент группы 33Б

______ Н. Ю. Шепелев

Руководитель доцент

кафедры Л

_____ Л. В. Милютина

Омск 2005

Задание

Маневровый тепловоз ЧМЭ3

Эффективная мощность дизеля, кВт ……………………………………. 990

Тактность, τ ………………………………………………………………..… 4

Число цилиндров, I …………………………………………………………. 6

Часта вращения коленчатого вала n, c^-1 …………………………………12,5

Диаметр цилиндра D, мм ………………………………………………… 310

Хот поршня S, мм ………………………………………………………… 360

Удельный эффективный расход топлива b_e, кг/(кВт∙ч) …..…………… 0,22

Коэффициент продувки φ ……………………………………………….. 1,05

Механический КПД дизеля η_м …………..………………………………. 0,81

Скорость тепловоза, км/ч:

расчетная υ_р ………………………………………………….…….. 11,1

конструкционная υ_к …………………….…………………………...100

Число ведущих осей или количество тяговых двигателей m …….……… 6

Диаметр ведущих колес D_к, м ……………………………………………1,05

Сцепной вес тепловоза P_сц, кН …………………. ………………………1240

Статический прогиб рессорного подвешивания f_ст, мм ……..………….. 77

Коэффициент избытка воздуха для сгорания α ………….…………….. 1,95

КПД тягового электродвигателя η_тэд ………………..………………….. 0,94

КПД тягового генератора η_тг …………………………………………… 0,93

Коэффициент свободной мощности β_с ……………..………………..… 0,84

Радиус кривой для динамического вписывания R_д, м ……………….…700

Возвышение наружного рельса в кривой h, мм …………………..…… 110

Состав дизельного топлива в долях массы: углерод С = 0,86; водород Н = 0,135; кислород О = 0,005;

Низшая теплота сгорания дизельного топлива Q = 42600 кДж/кг;

Максимальное напряжение генератора U_тг = 750 В;

Максимальная угловая скорость вращения вала ТЭД ω_мах = 228 рад/с

Реферат

УДК 629.424.1 [.004.5+004.67]

Курсовая работа содержит 31 страницы, 9 рисунков, 3 источника.

Тепловоз, дизель, КПД, двигатель внутреннего сгорания, мощность, динамический показатель, ходовая часть.

Объектом исследования является тепловоз ЧМЭ3

Цель работы: Рассчитать, показатели дизеля, электрической передачи, определить динамические показатели, а так же научиться рассчитывать основные характеристики тепловозов. Закрепить знания, полученные от теоретических занятий по дисциплине: «Локомотивы. Общий курс».

В результате исследования были рассчитаны:

• показатели работы дизеля и его характеристики;

• параметры электрической передачи и характеристика подвески ТЭД;

• динамические показатели тепловоза;

• представлено описание систем тепловоза.

Содержание

Введение ………………………………………………………………………5

1 Определение показателей работы дизеля ……………………………….. ..7

2 Расчет параметров электрической передачи тепловоза ……………….. ..12

3 Определение динамических показателей тепловоза ……………………..17

4 Системы тепловоза ………………………………………………………. ..19

4.1 Топливная система ……………………………………………….. 20

4.2 Масляная система ……………………………………………….. ..24

4.3 Водяная система ………………………………………………….. 29

4.4 Воздухоснабжение …………………………………………………33

Заключение ……………………………………………………………………34

Список использованных источников ………………………………………. 35

Введение

Железные дороги – основной вид транспорта нашей страны. Они имеют важнейшее государственное, народно-хозяйственное, оборонное значение и являются одним из факторов повышения культурного уровня населения, расширение взаимного общения народов, укрепление их дружбы, развитие международных связей.

За последние годы произошли коренные перемены в технике, методах эксплуатации и экономике железнодорожного транспорта, повысились скорости движения и массы поездов. Осуществлены крупнейшие мероприятия по техническому перевооружению. Железных дорог на основе электрификации, внедрение тепловозной тяги, автоматике, телемеханике, комплексной механике, электронно-вычислительной технике.

На ряде дорог и заводах железнодорожного транспорта, созданы вычислительные центры. Ведется разработка и внедрение автоматических систем управления железными дорогами (АСУЖТ). Дальнейшее развитие получили контейнерные перевозки, внедряется единая контейнерно-транспортная система.

В последние годы построены новые железные дороги линии, введена в эксплуатацию значительная часть крупнейшей в мире Байкало-Амурской Магистрали. Промышленность оснастила железнодорожный транспорт, тепловозами, электровозами, вагонами, новейших конструкций, рельсами тяжелого типа и железобетонными шпалами, современными устройствами автоматики и телемеханики и машинами для трудоемких работ. Внедрение новой техники сопровождались дальнейшим совершенствованием методами эксплутационной работы в целях освоения непрерывно растущих объемов перевозок. Совсем недавно на пресс-конференции в Москве президент РЖД изложил уже более конкретный план. "В ходе моей недавней поездки на Дальний Восток было принято решение о создании на базе локомотивного депо в Амурской области (в городе Белогорске) региональной базы по ремонту пассажирских электровозов ЭП-1. Это будет единственное на всем пространстве от Новосибирска до Владивостока предприятие такого профиля. А это новые хорошо оплачиваемые рабочие места для жителей области.

Немало новинок и нововведений и в локомотивном хозяйстве. В локомотивных депо вводят в эксплуатацию автоматизированные рабочие места (АРМы). Совершенствование технологии изготовления и ремонта уже существующих тепловозов и электровозов, а так же разработка новых локомотивов, позволяет экономить топливо и электроэнергию, увеличивает пропускную, провозную способность, увеличивать скорости движения и массы поездов.

Многоотраслевое хозяйство железнодорожного транспорта представляет собой огромный протянувшейся на многие десятки тысяч километров конвейер, бесперебойную и безаварийную работу которой осуществляют более 2,5 млн. работников эксплуатационного парка.

Образование ОАО «РЖД» открывает большие возможности для развития всей сети железных дорог.

1 Определение показателей работы дизеля

Тепловозные двигатели внутреннего сгорания с самовоспламенением (дизели) принадлежат к тепловым двигателям. Тепловая энергия в них преобразуется в механическую по средствам различных газообразных веществ: воздуха, горючей смеси, продуктов сгорания топлива, водяного пара и др. Работа дизеля оценивается большим количеством технико-экономических, тепловых, экологических и других показателей.

В данном разделе необходимо определить ряд основных показателей работы дизеля.

Среднее эффективное давление p_e определяется из выражения, МПа:

, (1.1)

откуда

, (1.2)

где N_e – эффективная мощность дизеля, кВт;

i – число цилиндров;

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

τ – тактность дизеля;

V_h – рабочий объем одного цилиндра, м³.

, (1.3)

где D, S – диаметр цилиндра и ход поршня соответственно, м.

м³;

МПа.

Среднее индикаторное давление, МПа,

, (1.4)

где η_м – механический КПД дизеля.

МПа.

Эффективный КПД дизеля

(1.5)

где – низшая теплота сгорания дизельного топлива, кДж/кг;

– удельный эффективный расход топлива, кг/(кВт·ч).

.

Индикаторный КПД дизеля

; (1.6)

Удельный индикаторный расход топлива, кг/(кВт·ч),

; (1.7)

кг/(кВт·ч).

Часовой расход топлива дизелем на номинальном режиме, кг/ч,

; (1.8)

кг/ч.

Количество топлива, подаваемого в цилиндр за каждый цикл, кг,

(1.9)

кг.

Теоретически необходимое количество воздуха, требуемое для сгорания 1 кг топлива, по составу топлива в долях массы, кмоль/кг,

(1.10)

где С, Н, О – состав дизельного топлива в долях массы.

кмоль/кг.

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

, (1.11)

где m_в = 28.29 кг/моль – молекулярная масса воздуха.

кг/кг.

Суммарный коэффициент избытка воздуха

, (1.12)

где φ – коэффициент продувки;

α – коэффициент избытка воздуха для сгорания.

.

Часовой расход воздуха дизелем, кг/с,

; (1.13)

кг/с.

Количество отработавших газов, кг/ч,

; (1.14)

кг/ч

Количество отработавших газов, кг/с,

; (1.15)

кг/с

Количество продуктов сгорания на 1 кг топлива, кмоль/кг,

; (1.16)

кмоль/кг.

Молекулярная масса отработавших газов, кг/кмоль ,

; (1.17)

кг/кмоль.

На тепловозах установлен четырехтактный дизель K6S310DR с вертикальным расположением цилиндров. Буква К означает, что дизель имеет наддув ( в отличии от дизеля 6S310DR, установленного на тепловозе ЧМЭ 2). Применение надува позволило увеличить мощность дизеля с 552 кВт до 993 кВт. Цифра 6 означает, что дизель шестицилиндровый, а 310 – что внутренний диаметр цилиндра равен 310 мм. Последние две буквы DR указывают на то, что дизель специально предназначен для железных дорог. Вместе с тяговым генератором постоянного тока дизель образует силовую установку тепловоза, энергия которой используется для получения силы тяги. Основными частями дизеля являются остов, шатунно-кивошипный и газораспределительный механизмы, топливная, масляная, водяная и газовая системы.