Составление компоновочной схемы расположения оборудования на тепловозе

Выбор тепловоза-образца

тепловоз электрический генератор дизель

По таблице 1 МУ выбираем тепловоз для проведения расчетов и описаний, предусмотренных в задании на курсовую работу. Для этого используем табл. 2 МУ, в которой приведены технические характеристики основных серий тепловозов. При этом по расчетной скорости v_р (скорости продолжительного режима) определяем род службы тепловоза.

Расчетная скорость v_р = 25 км/ч, следовательно тепловоз предназначен для перевозки грузов.

По осевой формуле и мощности P_e определяется конкретно серия тепловоза, характеристики которого более других близки данным моего варианта.

Для варианта 5 по заданным параметрам: P_e = 4500 кВт (мощность дизеля 2250 кВт), осевая формула 2 (3_о - 3_о), дизель 4^х-тактный - выбираем: тепловоз двухсекционный 2ТЭ116, мощность 4^х-тактного дизеля которого P_{e ном} = 2206 кВт для одной секции (4412 кВт в 2-х секциях).

Тепловоз 2ТЭ116 состоит из двух одинаковых однокабинных секций, управляемых с одного (любого) поста кабины и соединённых автосцепкой СА-3. При необходимости каждая из секций может быть использована как самостоятельный тепловоз. Для перехода из одной секции в другую в задней стенке секций имеются двери и переходная площадка, закрытая резиновым суфле. Все силовое и вспомогательное оборудование расположено в кузове, выполненном с несущей главной рамой.

На тепловозе применена ДГУ (дизель-генераторная установка) установленная на средней части главной рамы. ДГУ состоит из 16-цилиндрового, V-образного дизеля 1А-5Д49 и синхронного трёхфазного генератора ГС-501А. Дизель и тяговый генератор смонтированы на единой поддизельной раме сварной конструкции и соединены между собой полужёсткой пластинчатой муфтой. Дизель 5Д49 принадлежит к унифицированному ряду ЧН26/26, что означает - четырёхтактный с газотурбинным наддувом, диаметр цилиндра и ход поршня 260 мм. Управление дизелем - электрическое дистанционное при помощи установленных на регуляторе дизеля четырёх электромагнитов, получающих питание от контроллера машиниста и включающихся в различных комбинациях.

Схема электрической передачи - переменно-постоянного тока, реализованная также на тепловозах ТЭП70, 2ТЭ121, ТЭМ7. От синхронного тягового генератора также питаются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором (АДКЗ), мотор-вентиляторы для охлаждения оборудования. Над ГС-501А установлены однофазный синхронный возбудитель ВС-650 и коллекторный стартёр-генератор ПСГ, который производит запуск дизеля, получая питание от аккумуляторной батареи, а после запуска работает как генератор, вырабатывания постоянное напряжение 110 В для заряда батареи, питания цепей управления / освещения, а также вспомогательного оборудования.

На тепловозе имеются следующие мотор-вентиляторы (МВ) с приводом от АДКЗ:

центробежные МВ для охлаждения тяговых двигателей передней и задней тележек;

центробежный МВ охлаждения выпрямительной установки и УВВ;

осевой МВ охлаждения ГС-501А;

осевые МВ холодильника воды дизеля;

Двигатели вентиляторов холодильника примечательны тем, что имеют внешний ротор - статор расположен в центре двигателя и его полюсные наконечники обращены наружу от оси, а ротор выполнен в виде кольца и охватывает статор.

Привод от коллекторных двигателей имеют следующие машины:

мотор-компрессор КТ-6Эл, питающий тормозную систему и пневматическую автоматику, привод - через понижающий редуктор;

осевой мотор-вентилятор вытяжной вентиляции кузова;

шестеренный топливоподкачивающий насос;

шестеренный маслопрокачивающий насос, создающий давление в масляной системе дизеля перед пуском;

мотор-вентилятор калорифера отопления кабины - 1 шт.

Тепловоз имеет кузов с несущей главной рамой. Для монтажа и демонтажа оборудования крыша кузова выполнена в виде пяти съёмных секций, из них три со встроенными коробами-воздухозаборниками для очистки воздуха, предназначенного для охлаждения тягового генератора, выпрямительной установки и тяговых электродвигателей. Очистители воздуха для дизеля - вращающиеся сетки, нижняя часть которых погружена в масляную ванну, а верхняя работает на очистку проходящего воздуха. Проворот сеток автоматический, при включении мотор-компрессора электропневматический привод проворачивает сетки на 45 градусов.

Применение разъёмов в электрической проводке по кузову и уплотнительных поясов крыши позволяет быстро снимать необходимую секцию крыши для демонтажа оборудования. Глушитель шума выхлопных газов из дизеля также закреплён на съёмной секции крыши.

 

Порядок расчета

Свободная мощность дизеля, передаваемая генератору, кВт:

,

 

где h _всп - коэффициент, учитывающий затраты мощности дизеля на

вспомогательные нужды. Примем h _всп = 0,9;

P_{е ном} - эффективная мощность дизеля, кВт.

Номинальная мощность на зажимах генератора (на выходе) постоянного тока в длительном режиме:

;

 

при наличии выпрямительной установки

.

 

При расчетах примем КПД генератора и выпрямительной установки равными: ; .

У большинства тяговых генераторов отношение максимального напряжения U_{г max} к напряжению длительного режима  равно 1,4 -1,5, тогда:

, В

 

Максимальное напряжение генератора:

ТЭ116 - 580 В

Длительная сила тока генератора, А

.

 

Длительная мощность тягового электродвигателя, кВт:

,

 

где m - число тяговых электродвигателей, подключенных к генератору.

Угловая скорость  вала электродвигателя в рад/c в длительном режиме находится из соотношения:

; ,

 

где v_max = v_к - конструкционная скорость, км/ч;

 - расчетная скорость в длительном режиме;

w _max - максимальная угловая скорость вала якоря двигателя,

обусловленная прочностью крепления обмоток в

пазах якоря.

Угловая скорость w, рад/с, связана с частотой вращения n, 1/с, соотношением:

.

 

При максимально допустимых частотах вращения якорей двигателей

  1/с

  рад/c.

 

Вращающий момент электродвигателя в длительном режиме, кН.м:

сила тока в длительном режиме, А,

,

 

где m' - число параллельных ветвей силовой цепи. Для тепловозов ТЭМ2, ТЭМ21 и ТЭМ8 m' = 2, для остальных m' = 6 или m' = 8 в зависимости от числа колесных пар.

Напряжение на зажимах двигателя

, В

 

где m» - число двигателей в параллельной цепи.

Если все m двигателей подключены к генератору параллельно, то m»=1, т.е. .

 

Список литературы

 

1. Кузьмич В.Д. и др. Локомотивы. Общий курс: учебник. - М.: ФГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2011. - 582 с.

. Кононов В.Е., Скалин А.В., Ибрагимов М.А. Локомотивы (общий курс). Учебное пособие.-М.: РГОТУПС, 2008. - 187 с.

. А.В. Скалин, В.Е. Кононов, В.Ф Бухтеев, М.А. Ибрагимов. Экипажная часть тепловозов. Конструкция, долговечность, ремонт. - М.: ООО «Желдориздат», 2008 - 304 с.

. Тепловозы. Назначение и устройство. Учебник для образовательных учреждений ж.д. транспорта осуществляющих профессиональную подготовку/О.Г. Куприенко и др. - М.: Маршрут, 2006. - 280 с.

. Кононов В.Е., Хуторянский Н.М., А.В. Скалин. Тепловозы. Механическое оборудование, устройство и ремонт. М.: Транспорт, 2005. - 320 с

. Тепловоз М62. М.: Транспорт, 1989. 267 с.

7. Кононов В.Е., Скалин А.В. Шаров В.Д. Справочник машиниста тепловоза. - М.: Транспорт, 2006. - 256 с.

. Тепловозы 2ТЭ10М и 3ТЭ10М. М.: Транспорт, 1986. 287 с.

. Тепловоз 2ТЭ116. М.: Транспорт, 1985. 328 с.

10. Нотик З.Х. Тепловозы ЧМЭ3, ЧМЭ3Т. М.: Транспорт, 1990, 381 с.

11. Тепловоз ТЭМ2У. Руководство по эксплуатации и обслуживанию. - М.: Транспорт, 1988. 253 с.

12. Тепловоз ТЭМ7. М.: Транспорт, 1989. 293 с.

Выбор тепловоза-образца

тепловоз электрический генератор дизель

По таблице 1 МУ выбираем тепловоз для проведения расчетов и описаний, предусмотренных в задании на курсовую работу. Для этого используем табл. 2 МУ, в которой приведены технические характеристики основных серий тепловозов. При этом по расчетной скорости v_р (скорости продолжительного режима) определяем род службы тепловоза.

Расчетная скорость v_р = 25 км/ч, следовательно тепловоз предназначен для перевозки грузов.

По осевой формуле и мощности P_e определяется конкретно серия тепловоза, характеристики которого более других близки данным моего варианта.

Для варианта 5 по заданным параметрам: P_e = 4500 кВт (мощность дизеля 2250 кВт), осевая формула 2 (3_о - 3_о), дизель 4^х-тактный - выбираем: тепловоз двухсекционный 2ТЭ116, мощность 4^х-тактного дизеля которого P_{e ном} = 2206 кВт для одной секции (4412 кВт в 2-х секциях).

Тепловоз 2ТЭ116 состоит из двух одинаковых однокабинных секций, управляемых с одного (любого) поста кабины и соединённых автосцепкой СА-3. При необходимости каждая из секций может быть использована как самостоятельный тепловоз. Для перехода из одной секции в другую в задней стенке секций имеются двери и переходная площадка, закрытая резиновым суфле. Все силовое и вспомогательное оборудование расположено в кузове, выполненном с несущей главной рамой.

На тепловозе применена ДГУ (дизель-генераторная установка) установленная на средней части главной рамы. ДГУ состоит из 16-цилиндрового, V-образного дизеля 1А-5Д49 и синхронного трёхфазного генератора ГС-501А. Дизель и тяговый генератор смонтированы на единой поддизельной раме сварной конструкции и соединены между собой полужёсткой пластинчатой муфтой. Дизель 5Д49 принадлежит к унифицированному ряду ЧН26/26, что означает - четырёхтактный с газотурбинным наддувом, диаметр цилиндра и ход поршня 260 мм. Управление дизелем - электрическое дистанционное при помощи установленных на регуляторе дизеля четырёх электромагнитов, получающих питание от контроллера машиниста и включающихся в различных комбинациях.

Схема электрической передачи - переменно-постоянного тока, реализованная также на тепловозах ТЭП70, 2ТЭ121, ТЭМ7. От синхронного тягового генератора также питаются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором (АДКЗ), мотор-вентиляторы для охлаждения оборудования. Над ГС-501А установлены однофазный синхронный возбудитель ВС-650 и коллекторный стартёр-генератор ПСГ, который производит запуск дизеля, получая питание от аккумуляторной батареи, а после запуска работает как генератор, вырабатывания постоянное напряжение 110 В для заряда батареи, питания цепей управления / освещения, а также вспомогательного оборудования.

На тепловозе имеются следующие мотор-вентиляторы (МВ) с приводом от АДКЗ:

центробежные МВ для охлаждения тяговых двигателей передней и задней тележек;

центробежный МВ охлаждения выпрямительной установки и УВВ;

осевой МВ охлаждения ГС-501А;

осевые МВ холодильника воды дизеля;

Двигатели вентиляторов холодильника примечательны тем, что имеют внешний ротор - статор расположен в центре двигателя и его полюсные наконечники обращены наружу от оси, а ротор выполнен в виде кольца и охватывает статор.

Привод от коллекторных двигателей имеют следующие машины:

мотор-компрессор КТ-6Эл, питающий тормозную систему и пневматическую автоматику, привод - через понижающий редуктор;

осевой мотор-вентилятор вытяжной вентиляции кузова;

шестеренный топливоподкачивающий насос;

шестеренный маслопрокачивающий насос, создающий давление в масляной системе дизеля перед пуском;

мотор-вентилятор калорифера отопления кабины - 1 шт.

Тепловоз имеет кузов с несущей главной рамой. Для монтажа и демонтажа оборудования крыша кузова выполнена в виде пяти съёмных секций, из них три со встроенными коробами-воздухозаборниками для очистки воздуха, предназначенного для охлаждения тягового генератора, выпрямительной установки и тяговых электродвигателей. Очистители воздуха для дизеля - вращающиеся сетки, нижняя часть которых погружена в масляную ванну, а верхняя работает на очистку проходящего воздуха. Проворот сеток автоматический, при включении мотор-компрессора электропневматический привод проворачивает сетки на 45 градусов.

Применение разъёмов в электрической проводке по кузову и уплотнительных поясов крыши позволяет быстро снимать необходимую секцию крыши для демонтажа оборудования. Глушитель шума выхлопных газов из дизеля также закреплён на съёмной секции крыши.

 

Составление компоновочной схемы расположения оборудования на тепловозе

 

Рис. 1. Тепловоз 2ТЭ116, продольный разрез и план: / - кондиционер; 2 - вентилятор охлаждения тормозных резисторов; 3 - выпрямительная установка; 4 - блок выпрямителей управления возбуждением; 5 - вентилятор кузова; 6 - вентилятор охлаждения тягового генератора; 7 - кассета очистки воздуха, охлаждающего тяговый генератор; 3 - глушитель; 9 - бак для воды; 10 - кассета очистки воздуха, охлаждающего ТЭД задней тележки; // - всасывающий канал вентилятора охлаждения ТЭД задней тележки; 12 - жалюзи верхние; 13 - вентиляторы холодильной камеры; 14 - тяговый электродвигатель; 15, 21 - тележки; 16 - аккумуляторная батарея; 17 - топливный бак; 18 - маслопрокачнвающий агрегат; 19 - рама тепловоза; 20 - тяговый генератор; 22 - гаситель колебаний; 23 - роликовая опора кузова; 24 - главный резервуар; 23 - тифон; 26, 55 - передние бункеры для песка; 27 - электрическое устройство автоматики; 28 - высоковольтная камера; 29 - вентилятор охлаждения выпрямительной установки; 30 - инвертор кондиционера; 31, 38 - вентиляторы охлаждения тяговых электродвигателей; 32 - установка порошкового пожаротушения; 33 - возбудитель; 34 - канал бокового забора воздуха; 35 - охладитель масла для дизеля; 36, 48 - воздухоочистители дизеля; 37 - фильтр тонкой очистки масла; 39 - тормозной компрессор; 40 - редуктор; 41 - электродвигатель привода компрессора; 42, 45 - радиаторные секции; 43, 44 - задние бункеры для песка; 46 - боковые жалюзи; 47 - санузел; 49 - топливоподкачивающнй агрегат; 50 - подогреватель топлива; 31 - дизель; 52 - жалюзи вентиляции кузова; 53 - стартер-генератор