Расчет и графическое построение тягово-экономических характеристик тепловоза

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию РФ

БРЯНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Локомотивы»

Курсовая работа по дисциплине «Локомотивы»

Раздел «Гидравлические передачи локомотивов»

Тема задания: Произвести расчет и графическое построение тягово-экономических характеристик тепловоза

Выполнил студент группы 10-ЛК

Елинский А.П.

Преподаватель

Травиничев В.И.

Брянск 2012

Введение

Главная задача работы - определение основных параметров гидропередачи и тягово-экономических характеристик тепловоза.

В курсовой работе приведены :

1. Кинематическая схема гидравлической передачи.

2. Таблицы и графики, сопровождающие расчет.

3. Тягово-экономические характеристики тепловоза в зависимости от скорости давления V:

Fk = f (V) - касательная сила тяги;

Pk = f (V) - касательная мощность;

зп = f (V) - КПД передачи;

зт = f (V) - КПД тяговой единицы.

Исходные данные приведены в индивидуальном задании (стр.2) и включают тип тяговой единицы и расчетный режим работы, параметры дизеля, типы применяемых гидроаппаратов, тип коробки передачи, основные элементы передачи, связывающие выходной вал гидрокоробки с колесными парами.

Кинематическая схема гидропередачи заданного тепловоза (Рис.1)

Краткое описание передачи крутящего момента от ДВС к колесным парам локомотива (Рис.1)

При поездном режиме вперед, крутящий момент от дизеля передается на входной вал 1. Через шестерни повышающего редуктора момент передается на насосный вал 2.Через шестерни (z1 и z2, при работе пускового гидротрансформатора, z3 и z4, при работе маршевого) крутящий момент передается на промежуточный вал 3.Через шлицевую муфту переднего хода и шестерни крутящий момент передается на раздаточный вал 4. От 4 крутящий момент передается на раздаточные карданные валы 5. От 5 крутящий момент передается на внутренние колеса через тележечные карданные валы 6 , соединенные с двухступенчатыми осевыми редукторами 7. От редуктора крутящий момент передается на наружные колеса колесной пары 8.

Внешние размерные характеристики дизеля: мощность, момент и удельный расход топлива

Pд = f (nд); Mд = f (nд) и gд = f (nд).

Мощность дизеля, кВт. По заданным номинальной мощности дизеля Peпот и номинальным оборотам дизеля nдпот определяем текущие значения мощности и оборотов по формулам

Pд = kpPeпот ;

nд = knnдпот ,

где kp = f (kn) - определяется по безразмерной характеристики дизеля. Задавшись несколькими значениями kn в диапазоне kn = 0,4…1,0, получаем данные для построения размерного графика Pд = f (nд) и заносим в таблицу 1.

Момент дизеля, H·м, определяется по формуле



где в = 0,94 - коэффициент, учитывающий расход мощности на вспомогательные нужды. Задаваясь оборотами дизеля в интервале от nдmin до nдmax = nдпот, определяем данные для построения графика Mд = f (nд), (таблица 1).

Удельный расход топлива дизеля, кг/кВт·ч. По минимальному расходу топлива gemin рассчитываем и заносим в таблицу 1 зависимость gд = f (nд) по формуле

gд = kggemin ,

где kg берется по графику. По результатам таблицы 1 строим графики (Рис.2)

Таблица 1

Данные для расчета размерных характеристик дизеля

kn	-	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
kp	-	0,45	0,55	0,66	0,77	0,85	0,93	1,0
kg	-	1,1	1,045	1,01	1,0	1,0	1,03	1,07
nд	мин-1	560	700	840	980	1120	1260	1400
Pд	кВт	247,5	302,5	363	423,5	467,5	511,5	550
Мд	H·м	4030,71	3941,14	3941,14	3941,14	3806,78	3702,28	3582,85
gд	кг/кВт·ч	0,231	0,219	0,212	0,21	0,21	0,216	0,224



Размещено на http://www.allbest.ru/

Pд = f (nд);

Размещено на http://www.allbest.ru/

Mд = f (nд);

Размещено на http://www.allbest.ru/

gд = f (nд) ;

Рис.2 Графики зависимости мощности, момента и удельного расхода топлива дизеля от числа его оборотов.

Определение передаточного числа повышающего редуктора

Максимальные обороты отечественных тепловозных дизелей nдmax = 750…1500 об/мин. В данном случае nдmax = 1400 об/мин.Для уменьшения габаритов гидроаппаратов, обороты насосных колес должны быть как можно больше. Максимальная скорость вращения насосных колес ограничивается их прочностью. Для литых стальных и алюминиевых колес максимальное число оборотов назначается в пределах nнmax = 1800…2500 мин-1, для чего необходимо ставить между валом дизеля и насосным валом гидропередачи повышающий редуктор с передаточным числом

uпр = nдnom / nнmax

Задаваясь максимальными оборотами насосного вала nнmax , определяем uпр.

uпр = 1400/2500 = 0,56

Выбор рабочего диапазона работы гидроаппаратов

Рабочий диапазон гидроаппаратов выбирается исходя из экономических соображений. Считается, что переход в работе с гидротрансформатора на другой гидротрансформатор или гидромуфту должен быть в момент уменьшения КПД трансформатора после максимального до 0,8.

Таким образом, рабочие диапазоны (по передаточному отношению i) гидротрансформаторов, характеристики которых приведены в приложении, будут следующими:

· для пускового трансформатора ТП 1000 М I, i = 0…0,93;

· для маршевого трансформатора ТП 1000 М II, i = 0,45…0,95.

Определение активного диаметра гидроаппаратов Da , м:

зпр = 0,99; uпр = 0,56; nдпот = 1400 мин-1;

для пускового и маршевого гидроаппарата сgлмгт = 10,6.

Da пускового и маршевого гидроаппаратов равны

,

Характеристики совместной работы дизеля с гидроаппаратами

Рассчитываем нагрузочные параболы насосного колеса всех гидроаппаратов, приведенных к валу дизеля по формуле

гидропередача тепловоз редуктор дизель

Расчет ведем в табличной форме (таблица 2).

Данные для расчета характеристик совместной работы дизеля и гидроаппаратов

Параметры	Нагрузочные моменты гидроаппаратов
	Трансформаторы
	Пусковой	Маршевый
i	0,1	0,2	0,3	0,4	0,45	0,45	0,6	0,7	0,8	0,85
сgлмгт10-3	11,5	11,3	11	10,8	10,7	10,8	10,9	10,6	10,7	10,8
nД1	2427	2385	2321	2279	2258	2279	2300	2237	2258	2779
nД2	2888	2813	2763	2712	2687	2712	2738	2662	2687	2712
nД3	3390	3301	3242	3183	3154	3183	3213	3124	3154	3183
nДпот	3931	3829	3760	3692	3658	3692	3726	3624	3658	3692
n'Д	925	941	943	936	931	947	950	955	939	932
M'Д	7400	7370	7360	7380	7390	7350	7340	7320	7380	7397

Таблица2

По данным таблицы 1 и 2 строятся графики совместной работы дизеля и гидроаппаратов. Для этого на одном графике в одинаковом масштабе строятся кривая момента дизеля Mд = f (nд) по таблице 1 и семейство кривых нагрузочных моментов Мнд = f(nд; i) по данным таблицы 2. Полученный графики приведены ниже. (Рис. 3)

Точки пересечения кривых Mд = f (nд) и Мнд = f(nд; i) являются точками совместной работы дизеля с гидроаппаратами. Момент дизеля Мґд и его оборотами nґд , соответствующие этим точкам, в дальнейшем используются для расчетов. Величины этих моментов и оборотов занесены в таблицу 2.

Пусковой гидротрансформатор



Маршевый гидротрансформатор

Определение скорости перехода и передаточных чисел механической части

Начнем расчет с гидроаппарата, который работает при максимальной скорости.

Работа на втором гидроаппарате. Общее передаточное число передачи от дизеля до колес, обеспечивающее максимальную скорость тепловоза при работе на втором гидроаппарате найдем по формуле:

,

где nД max=955 мин-1,

Dк=0,547м, Vmax=80км/ч.

u2= 1,23.

Передаточное число механической части передачи

,

где uminга2=1/imaxга2, imaxга2 определяется по приведенной характеристике третьего гидроаппарата. Для гидротрансформатора imaxга2=0,95.

uмех2 = 2,92.

Передаточное число механической ступени скорости в передаче тепловоза

Uрк=1, Uрр=1, Uор=4,25

,

uст2=0,69

, V2-1= 36,98 км/ч

Работа на первом гидроаппарате. В тепловозе ТГМ6 применяются два гидроаппарата (гидротрансформатора) с одинаковыми характеристиками, тогда uмех1?uмех2.

u1=2,59

Передаточное число механической части , uмех1=5,39.

Передаточное число механической ступени, обеспечивающей скорость 0?V1? V1-2: , uст1=1,27.

Расчет тягово-экономических характеристик тепловоза

Крутящий момент на колесах тепловоза, Н*м

,

где M'Дi- момент дизеля с учетом затрат на вспомогательные нужды,

-КПД цилиндрических зубчатых колес (Z1- число пар колес передачи , КПД одной пары 0,99)

-КПД конических зубчатых колес (Z2- число пар колес, КПД одной пары 0,985)

кп-КПД карданной передачи (0,98)

- КПД спарникового механизма (0,99)

Касательная сила тяги, Н

Fki=2Mki/Dk=AM'Дiuгаiгаiuмехi,

где постоянная величина

Скорость движения, км/ч

,

Касательная мощность, кВт

,

Мощность дизеля, кВт



КПД передачи

Часовой расход топлива, кг/ч

Gei=Pдige,

где ge- удельный расход топлива на единицу мощности дизеля, берется для каждого гидроаппарата в зависимости от nД по размерному графику расхода топлива.

КПД тепловоза

,

где Qн=42500ккал/г- низшая теплопроизводительность дизельного топлива.

Заполним таблицу 3 с использованием приведенных выше формул.

Таблица3

Расчетные данные для построения тягово-экономических характеристик тепловоза

№ гидроаппарата, Uмех i	i	Mґд	nґд	зга	Мк	Fк	V	Pк	Pд	Gе	зп	зт
I Uмех1=5,69	0,2	7400	925	0,5	38110,8	139344,7	8,83	341,6	758,5	155,5	0,48	0,18
	0,4	7370	941	0,78	29605,9	108248,3	17,96	539,9	768,5	157,5	0,75	0,29
	0,6	7360	943	0,85	21479,4	78535,2	27	588,8	769,1	157,7	0,81	0,32
	0,8	7380	936	0,82	15583,2	56976,9	35,72	565,4	765,5	156,9	0,78	0,31
	0,83	7390	931	0,79	14490	52980	36,96	542,5	762,4	156,3	0,75	0,29
II Uмех2=3,04	0,45	7350	947	0,79	14380,7	52580,4	37,47	548,8	771,3	158,1	0,75	0,29
	0,6	7340	950	0,79	10770,9	39381,7	50,26	549,8	772,7	158,4	0,75	0,29
	0,7	7320	955	0,87	10139,4	37072,7	58,95	607	774,7	158,8	0,83	0,32
	0,8	7380	939	0,89	9150,3	33456,4	66,24	615,6	767,9	157,4	0,85	0,33
	0,95	7397	932	0,78	6768,7	24748,5	78,07	536,7	764	156,6	0,75	0,29

Рис. 4 График тягово-экономических характеристик тепловоза с передачей типа УГП 400-650

Приложение

Список использованной литературы

1. Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов всех форм обучения специальности 190301- «Локомотивы», издание четвертое, переработанное и дополненное/Г.С. Михальченко - Брянск: БГТУ, 2006

2. Гидравлические передачи тепловозов / В.М. Овчинников, В.А. Халиманчик, В.В. Невзоров-2006, Гомель

3. Гидравлические передачи тепловозов/ Г.С. Михальченко- Брянск, 1991

4. Устройство тепловоза ТГМ6А, издание второе, переработанное и дополненное/ под ред Тихоничева В.К.- Москва, «Транспорт», 1989

5. http://www.myswitcher.ru/- некоммерческий проект «Маневровые локомотивы», 2010

6. http://www.viptrans.info/ru/info- сайт компании «ВипТранс»

Размещено на Allbest.ru

...