Курсовая работа: Тепловоз ТЭП60

Курсовая работа: Тепловоз ТЭП60

Исходные данные:

1. Род службы локомотива - пассажирский

2. Тип передачи локомотива - электрическая

3. Годовой пассажиропоток, млн. чел. - 2

4. Число пар поездов в сутки (число пар в сутки) - 8

5. Длина участка обращения локомотива, км - 550

6. Расчетный подъём (), ‰ - 9

7. Расчётная скорость - 50

Содержание

Введение

1. Выбор основных параметров силовой установки и вспомогательного оборудования локомотива

1.1 Определяем вес локомотива

1.2 Определяем массу состава пассажирского поезда

1.3 Определяем вес состава пассажирского поезда

1.4 Определяем касательную силу тяги

1.5 Определяем касательную мощность локомотива

1.6 Определяем эффективную мощность силовых установок локомотива

2. Описание конструкции локомотива

2.1 Общие сведения

2.2 Техническая характеристика тепловоза

2.3 Тяговые характеристики

2.4 Компоновка оборудования на тепловозе

2.5 Дизель 11Д45А

2.5.1 Технические данные дизеля

2.5.2 Краткое описание устройства дизеля

2.5.3 Система воздухоснабжения дизеля

2.5.4 Топливная система

2.5.5 Масляная система

2.5.6 Водяная система

2.6 Колесные пары и буксы

2.7 Буксы

Заключение

Список используемой литературы

Уточняем вес состава:

Определяем коэффициент, учитывающий расход мощности на привод вспомогательных агрегатов тепловоза:

Определяем коэффициент полезного использования мощности дизеля для тяги:

Определяем коэффициент полезного действия при номинальном режиме работы дизеля:

1.11 Определяем удельную силу тяги и удельную массу локомотива

1.12 Определяем коэффициент тяги локомотива:

2. Описание конструкции локомотива.

2.1 Общие сведения

2.2 Техническая характеристика тепловоза

2.3 Тяговые характеристики

2.4 Компоновка оборудования на тепловозе

2.5 Дизель 11Д45А

2.5 1 Технические данные дизеля

2.5 2 Краткое описание устройства дизеля

2.5.3. Система воздухоснабжения дизеля

2.5.4. Топливная система

2.5 5 Масляная система

2.5.6. Водяная система

2.6 Колесные пары и буксы

2.7 Буксы

4. Заключение.

5. Список используемой литературы:

Введение

В России в начале XX века мощность лучших паровозов (серии Щ, Э) достигала 600-1000 кВт (против 30-40 кВт у первых паровозов Стефенсона и Черепановых). Однако техническое несовершенство паровозов ещё тогда заставило специалистов задуматься о создании более экономичных локомотивах.

7 ноября 1924 года первый в мире магистральный тепловоз с электрической передачей вышел на линию Октябрьской железной дороги и совершил рейс до Обухова и обратно. Тепловоз получил наименование , был оборудован дизелем мощностью 736 кВт, двумя генераторами и трубчатыми холодильниками. При параллельном соединении тяговых электродвигателей, электрическая схема позволила осуществлять последовательное и параллельное соединение генераторов.

Широкое внедрение тепловозной тяги началось после окончания Великой Отечественной войны. В истории отечественного тепловозостроения выдающую роль сыграли коллектив Харьковского тепловозостроительного завода имени Малышева и Харьковского завода " ЭЛЕКТРОТЯЖМАШ", которые в годы восстановления и реконструкции железных дорог создали и в короткие сроки поставили на серийное производство тепловозы ТЭ1, ТЭ2, ТЭ3 и ТЭ10. Также ими был освоен выпуск более мощных и экономичных по тому времени двухтактных дизелей 2Д100 и 10Д100, генераторов, тяговых электродвигателей, электрической и вспомогательной аппаратуры.

Начавшаяся с середины 50-годов широкомасштабная электрификация железных дорог СССР, при которой на электрическую тягу переводились целые направления, обусловила рост весовых норм и скоростей движения поездов. Чтобы не сдерживать этот рост, потребовалось применение более совершенных видов тяги и на не электрифицированных участках. Стране стали нужны в больших количествах мощные, экономичные и приспособленные для массового производства локомотивы с автономными источниками энергии. К таким локомотивам, прежде всего, относились магистральные тепловозы с электрической передачей. До 1956 г. отечественной промышленностью уже был освоен выпуск тепловозов серий ТЭ1 и ТЭ2, было изготовлено также несколько более мощных тепловозов ТЭЗ. Массовое производство тепловозов этой серии началось в 1956 г. и продолжалось до 1973 г.

В пассажирском тепловозе ТЭП60, созданном в 1960 г. Коломенским тепловозостроительным заводом, воплощены многие достижения отечественного и зарубежного тепловозостроения.

Дизель и экипажная часть спроектирована Коломенским заводом, а электрооборудование Харьковским заводом "Электротяжмаш". Оба предприятия, используя опыт эксплуатации тепловозов, непрерывно совершенствуют их конструкцию, работают над повышением качества и надежности важнейших узлов и деталей, улучшая технологию их изготовления, и тем самым способствуют увеличению межремонтных пробегов тепловозов и снижению эксплутационных затрат.

Характерно, что все изменения конструкции узлов и деталей дизеля, на котором осуществлено наибольшее количество такого рода мероприятий, были проведении без нарушения основного принципа взаимозаменяемости. Их можно также осуществить на всех ранее изготовленных дизелях, руководствуя соответствующими инструктивными указаниями завода.

Следует отметить, что работы по совершенствованию тепловоза ТЭП60 проведены заводами в содружестве с работниками локомотивных депо, Главным управлением локомотивного хозяйства, Всесоюзным научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта (ЦНИИ) и Всесоюзным научно-исследовательским тепловозным институтом (ВНИТИ).

1. Выбор основных параметров силовой установки и вспомогательного оборудования локомотива

1.1 Определяем вес локомотива

 где:

 - масса локомотива (принимается предварительно, исходя из предложения об использовании, например, односекционного локомотива),

  - ускорение свободного падения

1.2 Определяем массу состава пассажирского поезда

 где:

 - годовой пассажиропоток ;

 - масса пассажирского вагона;

 - число пар пассажирских поездов в сутки;

 - количество пассажиров в вагоне.

1.3 Определяем вес состава пассажирского поезда

1.4 Определяем касательную силу тяги

Касательная сила тяги определяется из условия равномерного движения поезда с расчётной скоростью на расчётном подъёме  когда имеет место равенство сил полного сопротивления движению поезда и касательной силы тяги локомотива :

 где:

 и  - основные удельные сопротивления движению локомотива и вагонов, ;

 и  - вес локомотива и вагонов, .

Для принципиальных расчетов в курсовой работе значение  и  заменяем определенной величиной , находящейся в пределах  для пассажирских поездов.

Тогда:

1.5 Определяем касательную мощность локомотива

 где

 - расчетная скорость локомотива

1.6 Определяем эффективную мощность силовых установок локомотива

где

 - коэффициент полезного действия тягового генератора;

 - коэффициент полезного действия выпрямительной установки;

 - коэффициент полезного действия тяговых электродвигателей;

 - коэффициент полезного действия зубчатой передачи;

 - коэффициент отбора мощности от силовой установки на вспомогательные нужды локомотива.

На основе полученных данных выбираем тепловоз ТЭП60

Уточняем число секций локомотива:

 где

 (3000л. с) - мощность одной секции ТЭП60

Уточняем вес состава:

 где

 Н - расчётная сила тяги одной секции локомотива ТЭП60 (при)

 - сцепной вес одной секции ТЭП60 (-сцепная масса тепловоза)

 и  - основные удельные сопротивления движению локомотива и вагонов, ;

 - уточнённое значение состава,

Определяем коэффициент, учитывающий расход мощности на привод вспомогательных агрегатов тепловоза:

 где

 - суммарный расход мощности на вспомогательное оборудование.

Определяем коэффициент полезного использования мощности дизеля для тяги:

 где

 - касательная мощность продолжительного режима тепловоза ТЭП60.

Определяем коэффициент полезного действия при номинальном режиме работы дизеля:

 где

 - удельный расход топлива;

 - теплота сгорания топлива.

Определяем удельную силу тяги и удельную массу локомотива:

 

Определяем коэффициент тяги локомотива:

2. Описание конструкции локомотива

2.1 Общие сведения

Односекционный тепловоз ТЭП60 с электрической передачей предназначен для обслуживания пассажирских поездов на железных дорогах. Силовая установка тепловоза, состоящая из дизеля 11Д45А мощностью 3000 л. с. и главного генератора ГП-311В, расположена посередине локомотива на поддизельной раме.

Дизель тепловоза двухтактный,16-ти цилиндровый с V - образным расположением цилиндров, с двухступенчатым воздухоснабжением и промежуточным охлаждением воздуха после турбонагнетателей.

Главный генератор ГП-311В постоянного тока с независимым возбуждением и охлаждением. Поддизельная рама укреплена на раме тепловоза на резинометаллических амортизаторах, которые воспринимают массу силовой установки и некоторых вспомогательных устройств. От вала дизеля приводится в движение ряд вспомогательных установок: со стороны генератора - тормозной компрессор, двухмашинный агрегат, состоящий из вспомогательного генератора и возбудителя главного генератора, подвозбудитель ВС-652 и вентилятор для охлаждения генератора и электродвигателей передней тележки. Все эти агрегаты, за исключением тормозного компрессора, приводятся в действие от раздаточного редуктора.

Со стороны турбокомпрессоров от дизеля приводятся в движение вентилятор охлаждения электродвигателей задней тележки и через мультипликатор насосы гидравлического привода вентиляторов холодильника дизеля. Воздух для охлаждения электромашин засасывает снаружи кузова и по воздухопроводам подается к месту назначения.

Необходимый для работы дизеля воздух проходит через маслопленочные фильтры, расположенные над турбокомпрессорами. При неблагоприятных метеорологических условиях забор воздуха для охлаждения дизеля возможен и из кузова.

Устройство для охлаждения воздуха для дизеля состоит из холодильника, которые имеют два независимых контура циркуляции. В первом контуре охлаждается вода дизеля, во втором - вода, охлаждающая масло дизеля в теплообменнике и воздух в охладителе надувочного воздуха дизеля. Вентиляторы холодильника приводятся в движение от гидромоторов, которые работают под давлением масла, создаваемым гидронасосами. Режим работы гидромоторов регулируются терморегуляторами, автоматически поддерживающими заданный диапазон температур воды и масла.

По обеим сторонам шахты холодильника расположены водомасляный теплообменник, тормозные резервуары, масляные фильтры грубой и тонкой очистки, масляные и топливные насосы.

Со стороны генератора расположена высоковольтная камера, стенка которой, обращенная к кабине машиниста, имеет двустворчатые двери, застекленные органическим стеклом. Доступ внутрь камеры возможен только через дверки и отъемные листы, расположенные на двух других сторонах камеры.

Силовые привода заключены в алюминиевые трубы, которые уложены под полом. Слева высоковольтной камеры, около передней кабины, установлен котел-подогреватель для подогрева системы перед пуском дизеля. У задней стенки высоковольтной камеры расположен санузел.

На тепловозе применен сварной несущей кузов, состоящий из главной рамы, боковых стенок, крышки и двух кабин. Каркас кузова выполнен из сварных гнутых легковесных профилей и обшит стальными тонколистовыми и алюминиевыми листами.

В машинном отделении полы выполнены из съемных прессованных ребристых алюминиевых плит, через которые осматриваются и ремонтируются агрегаты, расположенные под полом. Боковые стенки и крыша кузова теплошумоизолированы и обшиты внутри тонко листовой сталью.

Кабины машиниста отдельны от машинного отделения теплошумоизолированными стенами, посередине которых навешены герметичные двери с окнами, имеющими двойные стекла. Пульт машиниста имеет наклонное табло с контрольно-измерительными приборами.

Для машиниста и его помощника сиденья могут регулироваться по высоте и в продольном направлении. Под столом помощника машиниста установлены для отопления два водяных калорифера с принудительной подачей воздуха. В зимнее время специальный вентилятор, засасывает воздух из кабины, прогоняет через калориферы и подогретым, возвращает под сиденья, для обдува окон и обогрева кабины.

Кузов тепловоза установлен на две трехосные сбалансированные бесчелюстные тележки, на каждую из которых он опирается при помощи двух главных опор маятникового типа, снабженных резиновыми конусами, и четырех боковых пружин опор, расположенных по две с каждой стороны тележки. Между кузовом и тележкой предусмотрена упругая связь посредствам пружинных растяжек, удерживающих маятниковые опоры в вертикальном положении с определенными начальными возвращающими силами. При отклонении тележек от среднего положения эти силы увеличиваются и стремятся вернуть ее в среднее положение.

Рессорное подвешивание тележек включает две ступени. В нижнюю ступень входят цилиндрические пружины с балансирами и листовые рессоры, в верхнюю - цилиндрические пружины и резиновые амортизаторы на главных маятниковых опорах. Статическая осадка рессорного подвешивания без учета резиновой амортизации равна 94,3 мм.

Тяговые электродвигатели выполнены с опорно-рамным подвешиванием; их масса не воспринимается осями, так как они укреплены на раме тележки и принадлежат к подрессорному строению тепловоза. Вращающий момент передаётся от электродвигателя через полую ось, которая покоится в подшипниках электродвигателей, а затем через упругие шарнирные приводы - каждой колесной паре.

Конструкция буксового узла в комбинации с опорно-рамным подвешиванием ТЭД, мягкое рессорное подвешивание с широким применением резиновой амортизации - основные качества тележки пассажирского локомотива.

На тепловозе используется шесть ТЭД, постоянно и параллельно соединенных с генератором. Такое соединение электродвигателей обеспечивает оптимальное использование сцепной массы и в случае неисправности одного из них способствует меньшему снижению силы тяги тепловоза.

На тепловозе применяется система автоматического регулирования мощности дизель-генератора с использованием объединённого регулятора частоты вращения (РЧО). Эта система сводится к соединению в единую конструкцию двух исполнительных агрегатов: один регулирует подачу топлива в дизель, другой - изменяет возбуждение генератора.

Новая схема регулирования снизила габариты и мощность, потребляемую магнитным усилителем, улучшила его характеристику и обеспечила высокую стабильность рабочих параметров системы регулирования.

Тепловоз оборудован электропневматическим тормозом, радиостанцией, противопожарной установкой с автоматической системой извещения и автоматической локомотивной сигнализацией с автостопом.

2.2 Техническая характеристика тепловоза

Тип тепловоза и передача пассажирский сэлектрической передачей постоянного тока.

Осевая характеристика 30-30.

Наибольшая касательная мощность, л. с2330 (3000).

Конструкционная скорость, км/ч160.

Длительная сила тяги при скорости 50 км/ч, кгс.12500.

Служебная масса тепловоза с 2/3 запаса топлива и песка, т126±3%.

Нагрузка на рельс от колесной пары, т с.21,0±3%.

Управлением тепловозомиз любой кабины.

Тип экипажной части тележечный.

Число тележек 2.

Диаметр колеса по кругу катания, мм1050.

Буксы бесчелюстные, поводковые на подшипниках качения.

Тип ударно-тяговых устройств автосцепка СА-3.

Минимальный радиус проходимых кривых, м125.

Запас топлива, кг:

расчетный 5000,

наибольший 6400.

Запас воды, кг 1580,

Количество масла, кг:

в дизеле с системами 880,

в гидростатическом приводе 80,

Запас песка, кг 600,

Основные габариты, мм:

Наибольшая высота от головки рельса 4780

Наибольшая ширина по выступающим частям 3316

Расстояние между осями автосцепок 19250

База тепловоза 15000

Расстояние между серединами шкворней тележек10200

Наименьшее расстояние от головки рельса до кожуха зубчатой передачи 140

ГабаритIT (ГОСТ 9238-73)

Дизель:

Условное обозначение 11Д45А.

Число цилиндров 16.

Номинальная мощность, э. л. с3000.

Номинальная частота вращения коленчатого вала, об/мин750.

Система смазки и ее охлаждение.

Тип циркуляционная под давлением.

Масляный насосшестеренчатый.

Производительность масляного насоса,  не менее 90.

Тип холодильника водомасляный теплообменник.

Поверхность теплообменника, :

по маслу44.

по воде35,5.

Фильтр масляный грубой очистки сетчатый

То же тонкой очистки (на дизеле) центробежный

Страницы: 1, 2