Выбор конструкции экипажной части тепловоза
Курсовая работа по дисциплине
"Подвижной состав - 3"
ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭКИПАЖНОЙ ЧАСТИ И КОМПОНОВОЧНОЙ СХЕМЫ ТЕПЛОВОЗА
Выполнил: ст. гр. ТПВ-212
Карев Д.Ю.
Проверил: Лященко Н.С.
Москва 2014 г.
Оглавление
Введение …………………………………………………………...…....3
1.Определение основных параметров тепловоза......................................5
2. Выбор конструкции экипажной части тепловоза ……………….….11
3. Выбор оборудования и его компоновка на тепловозе..….......……...19
4. Определение тяговой характеристики тепловоза……….....………...25
5. Определение веса (массы) состава грузового поезда с учетом ограничений по условиям эксплуатации..........................................................28
6. Определение сопротивления движению поезда..................................32
7. Определение средней скорости движения и времени хода поезда по участку.................................................................................................................34
8. Определение расхода топлива тепловозом на тягу поездов...............36
9.Индвидуальное задание...........................................................................38
Заключение..................................................................................................46
Список использованной литературы.........................................................47
Введение
Данное курсовое проектирование предусматривает самостоятельное решение задач, возникающих при эскизном проектировании автономного локомотива, а также практическое закрепление теоретической части дисциплины «Подвижной состав-3».
В курсовом проекте необходимо рассчитать или выбрать:
- основные параметры проектируемого тепловоза;
- конструкцию узлов экипажной части тепловоза;
- компоновку силового и вспомогательного оборудования на тепловозе и произвести его развеску;
- тяговую характеристику проектируемого тепловоза;
- вес (массу) состава поезда с учетом ограничений по условиям эксплуатации;
-сопротивление движения поезда по участку;
-среднюю скорость движения и время хода поезда по участку;
Технические данные тепловоза ТЭ3
Основные технические данные.
· Вид передачи,………………………………………………. электрическая
· Род службы, ……………………………………………………… грузовой
· Число секций, ………………………………………………………….…. 2
· Конструкционная скорость,……………………………………… км/ч 100
· Осевая характеристика, ………………………………………… 2(30—З0)
· Тип тележки, …………………………………... бесчелюстная, трехосная
Масса экипировочных материалов, кг:
· воды кг, ………………………………………………………………… 800
· масла в системе дизеля……………………………………….……… 1200
· топлива………………………………………………………………… 5440
· песка, л не менее………………………………………………………... 314
· Минимальный радиус проходимых кривых, м……………………..…125
· Наибольшая высота от головки рельса ……………………………...4 825
· Наибольшая ширина по выступающим частям …………………….3 262
· Общая длина одной секции между осями зацепления автосцепок 16 969
· База тележки …………………………………………………………..4 200
Дизель-генератор
· Марка, заводское обозначение 2Д100М
· Тип вертикальный двухтактный, двухвальный, бескомпрессориый со встречно-движущимися поршнями
- Мощность дизеля, кВт............................................................................1470
· Рабочий объем всех цилиндров, л ……………………………….…..170,9
· Средняя скорость поршня, м/с…………………………………………. 7,2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
ТЕПЛОВОЗА
1.1 Сцепной вес секции тепловозаявляется одной из важнейших эксплуатационных характеристик локомотива, которая в основном определяет его тяговые возможности в режимах трогания с места и разгона с составом поезда.
Сцепным весом называется вес локомотива Рсц, приходящийся на движущиеся колесные пары (сцепные оси), с помощью которых при взаимодействии с рельсами создается сила тяги. Для современных тепловозов, у которых все оси колесных пар являются сцепными, сцепной вес Рсц равен служебному весу - весу конструкции локомотива с локомотивной бригадой, полным запасом воды и масла и двумя третями расходуемых материалов: топлива и песка.
Сцепной вес секции тепловоза Рсц зависит от допустимой статической нагрузки от оси на рельсы [2П], числа осей секции локомотива noc и рода службы локомотива, кН:
, (1)
Pсц=m∙g, (1)
где а – коэффициент, учитывающий род службы проектируемого тепловоза; можно принять: для грузовых и маневровых тепловозов а=1; [2П] - допустимая статическая нагрузка от оси колесной пары на рельсы, кН;
nос- число сцепных осей секции; принимается в соответствии с колесной формулой локомотива - 12
Pсц = 120·9.8
Pсц = 1176кН
1.2 Диаметр движущих, колес Дк определяется величиной допустимых контактных напряжений на единицу длины диаметра колеса, мм:
Дк , (2)
где - допустимая удельная нагрузка на 1 мм длины диаметра колеса, кН/мм; принимается в пределах: для грузовых и маневровых тепловозов =0,24-0,27 кН/мм.
Дк ,
Дк = 1050 мм
Полученная расчетная величина Дк унифицируется, то есть приводится к стандартным диаметрам бандажей новых (не изношенных) колес. В соответствии с ГОСТ 25463-82 «Тепловозы магистральные железных дорог колеи 1520 мм. Общие требования» диаметры бандажей новых колес для тепловозов составляют 1050 и 1250 мм. Для дизель-поездов и рельсовых автобусов величина Дк принимается равной 950 мм.
Необходимо отметить, что диаметр движущих колес - важнейший тяговый и конструктивный параметр проектируемого локомотива. С одной стороны увеличение Дк, как правило, может повысить тяговые качества локомотива, позволит снизить расходы топлива на движение самого тепловоза, т.к. уменьшаются силы сопротивления движению от трения качения и скольжения колес по рельсам, упрощается размещение элементов тягового привода и ряд других. С другой стороны увеличение величины Дк неизбежно приведет к росту динамических нагрузок в системе «колесо-рельс» из-за увеличения неподрессоренного веса ходовой части и увеличению высоты тележек и самого проектируемого локомотива и ряд других.
1.3 Длина секции проектируемого тепловоза по осям автосцепок LТ (пропорциональна эффективной мощности силовой установки Nе. Ее окончательная величина устанавливается в процессе компоновки оборудования проектируемого тепловоза.
Предварительно величина LТ может быть определена с помощью следующих эмпирических зависимостей, мм:
LТ= Nе(13 - 0,0012∙Nе) при Nе=1000-3000 кВт; (3)
LТ= 1470(13 - 0,0012∙1470) =16516.92 мм
где Nе- эффективная мощность одной секции тепловоза, кВт .
При предварительной оценке длины секции тепловоза необходимо руководствоваться следующими положениями: максимальная длина секции LТmах ограничивается техническими требованиями на длину ремонтных стойл депо и минимальным радиусом кривых на участках обращения локомотива, а минимальная длина секции LТmin –прочностью верхнего строения пути и искусственных сооружений (например, мостов).
Минимальная длина секции тепловоза LТmin может быть определена из следующего выражения, мм:
LТmin=1000·Рсц / , (4)
LТmin=1000 · 1176/73,5 = 16000 мм
где -предельно допустимая нагрузка на 1 метр пути, кН/м; для магистральных железных дорог можно принять =73,5 кН/м
Максимальная длина секции тепловоза LТmах по осям автосцепок в соответствии с ГОСТ 25463-82 и техническими требованиями на магистральные тепловозы нового поколения мощностью 2500-3500 кВт в одной секции с электрической передачей устанавливается не более 22800 мм;
Таким образом, при проектировании локомотива должно быть выполнено следующее условие:
LТmin LТ LТmах. (5)
1600 16516.92 22800
1.4 База секции тепловоза lб – это расстояние между шкворнями (центрами поворота тележек в кривых относительно оси рамы тепловоза) или геометрическими центрами тележек одной секции локомотива
Предварительно, база секции lб может быть установлена из следующего выражения, мм:
lб=е·LТ , (6)
lб=0.5·16516.92 = 8258.46 мм
где е - эмпирический коэффициент; принимается равный: для тепловозов с трехосными тележками и длиной до 20 м е = 0,5÷0,52 .
1.5 Длина основных элементов кузова и подкузовных частей проектируемого магистрального тепловоза связаны между собой уравнением габаритного баланса локомотива
nk·lk+lмаш +lхол=nТ·lТ+2·lсв+lмт , (7)
где lk - длина кабины машиниста, мм;
lмаш - длина машинного отделения, мм;
lхол - длина холодильника, мм;
lТ - длина тележки, мм;
lсв - длина свеса рамы локомотива относительно наружных габаритов тележки, мм;
lмт - длина межтележечного пространства, мм;
nk - число кабин машиниста секции тепловоза;
nТ - число тележек секции тепловоза.
Длина машинного отделения lмаш зависит от мощности и габаритных размеров силовой установки (дизель-генератора или дизель-гидропередачи) тепловоза, м:
lмаш= , (8)
lмаш = (10-3 · 1470+ 8,5)/(0,76 – 0,74 · 10-5 · 1470) = 13.49м
где Nе - эффективная мощность силовой установки локомотива, кВт.
Длина кабины машиниста lк с учетом норм техники безопасности и производственной санитарии может быть принята равной lк = 2 м.
Длина тележки lТ зависит в первую очередь от осевой формулы, а также типа привода колесных пар и эффективной мощности силовой установки.
В первом приближении длину тележки lт можно определить из следующего выражения, м:
lТ=(1,7÷1,9)∙no, (9)
где no - число сцепных осей в тележке.
lт = 1,8·3 = 5,4 м
При традиционной компоновке охлаждающих устройств дизеля тепловоза в виде шахты холодильника с вентиляторами охлаждения ориентировочная длина холодильника lхол может быть определена из следующего эмпирического выражения, м:
l хол=5,6∙10-4·Ne +1,14 , (10)
l хол=5,6∙10-4·1470 +1,14 = 1,9632 м
где Nе - эффективная мощность силовой установки локомотива, кВт.
Длину одного свеса рамы локомотива lсв можно принимать равной
lсв = 1,25 м.
Длина межтележечного пространства lмт зависит от емкости топливного бака тепловоза и первоначально может быть определена из уравнения (7), м:
lмт = nk·lk + lмаш+ lхол- nТ·lТ - 2∙lсв (11)
lмт = nk · lk + lмаш + lхол - nт ·lт - 2lсв = 1 · 2 + 14,38+ 2,372 - 2 · 5,4 - 2 · 1,25 = 5,452 (м).
1.6. Ширина и высота проектируемого тепловоза. Максимальная ширина строительного очертания локомотива Вл ограничена габаритом подвижного состава 1-Т (ГОСТ 9238-83) и может быть принята равной Вл=3400 мм.
Высота строительного очертания тепловоза Нл определяется от уровня верха головки рельса. В соответствии с габаритом подвижного состава 1-Т максимальное значение величины Нл составляет Нл=5300 мм.
Выбор конструкции экипажной части тепловоза.