Тяга поездов: Учебное пособие. Часть 1, страница 28

С ростом температуры воздуха уменьшается его плотность, степень повышения давления в турбокомпрессоре и снижается давление над­дува. При постоянных частоте вращения коленчатого вала дизеля и цикловой подаче топлива уменьшаются масса и коэффициент избытка воздуха, давление рабочего процесса и индикаторный к.п.д., возрас­тают температура рабочего цикла и выпускных газов, тепловая напря­женность дизеля, потери теплоты [191. Повышение температуры воз­духа относительно стандартной оказывает влияние на индикаторную мощность примерно в 2 раза более, чем соответствующее процентное снижение давления.

При понижении температуры воздуха до —20 °С увеличивается за­ряд воздуха, повышается максимальное давление сгорания pz, снижа­ются тепловая напряженность и расход топлива. Однако понижение температуры воздуха ниже — 20 °С повышает давление наддува, вели­чину и скорость нарастания максимального давления. В результате возрастает жесткость работы дизеля и снижается надежность. Напри-

69

мер, у дизеля 10Д100 снижение t0 на каждые 10 °С повышает pz на 0,253 МПа. По надежности значение р2 должно быть ограничено преде­лами не более 10,64 МПа, и это надо иметь в виду при реостатных ис­пытаниях тепловозов, эксплуатируемых в северных районах.

Высокая температура и низкое давление атмосферного воздуха в со­вокупности ощутимо снижают тяговые возможности тепловозов. На­пример, при tHB = + 40 °С и Ро = 93,324 кПа (700 мм рт. ст.) мощ­ность дизелей типа 10Д100 снижается на 480 кВт, а касательная сила тяги — на 61,9 кН против соответствующих показателей при стандарт­ных атмосферных условиях. Это означает, что для средкеэксплуата-ционных условий и 8°/00-ном расчетном подъеме норма массы поезда должна быть снижена примерно на 890 т.

Тепловая напряженность дизеля оценивается температурой порш­ней, крышек цилиндров, выпускных клапанов. Практически тепловое состояние и нагрузку дизеля оценивают по температуре выпускных га­зов, охлаждающей воды и масла, допустимые значения которой уста­навливают заводы-изготовители. По ним можно судить о рабочем про­цессе, а сравнением температуры выпускных газов можно оценить рав­номерность нагрузок по цилиндрам.

Допустимая по перегрузкам мощность дизеля в зависимости от ат­мосферных параметров определяется по формуле

^е доп^   ^*£ ном-

где k — коэффициент пересчета, определяется по ГОСТ 21792—76; Ne ном — эффективная мощность при стандартных атмосферных условиях.

Зависимость расчетного значения касательной силы тяги теплово­зов от атмосферных параметров определяется по ПТР методом коррек­тировки нормативной силы тяги:

F*=FM (\-kt-kp), (4.1)

где kt — коэффициент, зависящий от температуры наружного воздуха (табл. 4.1); kp — коэффициент, зависящий от барометрического давления (см. табл. 4.1); FKO — расчетная касательная сила тяги тепловоза данной серии при стандартных атмосферных условиях.

Таблица 4.1. Значения коэффициентов kt и kj, от атмосферных параметров

Температуру и давление атмосферного воздуха принимают в расчет по статистическим данным метеорологических станций в среднем за последние 5 лет. С учетом суточных колебаний средняя температура

t,i*=(tT+2tl3+t19)/4, (4.2)

где t-j, tla,   t19 — соответствующие температуры   атмосферного воздуха    в   7;   13 и 19   часов   местного   времени.

4.3. ЗАВИСИМОСТЬ ТЯГОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ОТ ПЕРЕМЕННЫХ НАГРУЗОК И РЕЖИМОВ РАБОТЫ ТЕПЛОВОЗОВ

Режимы тяги в эксплуатации обусловлены переменной внешней на­грузкой, задаваемой тяговым приводом тепловоза в зависимости от со­противления движению поезда, управляющих воздействий машиниста и системы автоматического регулирования. Сопротивление движению изменяется на перевалистом профиле пути, при изменении скорости и зависит от массы поезда. Масса поездов на одном и том же участке мо­жет иметь отклонения от установленной массы из-за того, что составы не формируют с абсолютной точностью и большинство составов не взвешивают. Статическая нагрузка от колесной пары вагона на рельс влияет на основное сопротивление движению и колеблется в широких пределах в зависимости от перевозимых грузов. В составах обычно не­постоянно соотношение буксовых подшипников качения и скольжения, что обусловливает различные ходовые свойства поездов.

Таким образом, план формирования, структура грузопотоков и ва-гонопотоков могут влиять на тяговую нагрузку и режим работы тепло­возов. По условиям организации движения поездов число и места оста­новок поездов могут изменяться, что создает различные тяговые на­грузки при трогании с места и разгоне поездов.

Колебания тяговой нагрузки возникают также при срабатывании реле перехода и реле боксования, при включении и отключении комп­рессора, при открытии и закрытии жалюзи холодильника, при измене­нии температуры, давления и влажности воздуха. При движении на перевалистом профиле пути машинист подбирает такие промежуточ­ные позиции контроллера, при которых можно достигнуть равновесия между силой тяги и сопротивлением движению на уровне допускае­мых скоростей. Естественно, что режимы тяги на промежуточных пози­циях контроллера машиниста, т. е. езда на частичных тяговых харак­теристиках, являются доминирующими в условиях эксплуатации.

При изменении позиций контроллера происходит ступенчатое ре­гулирование частоты вращения коленчатого вала и мощности дизеля, что порождает переходные процессы в энергосиловой системе тепловоза. Известно, что позиции контроллера изменяются 30—60 раз за час ра­боты, перевод с низшей позиции на высшую производится 8—12 раз, а

71

суммарное время переходных процессов магистральных тепловозов до­стигает 20 %, а маневровых доходит до 40 %. Если же машинист не изменит позицию контроллера при возросшей нагрузке, то регулятор частоты вращения вала дизеля увеличит подачу топлива и дизель нач­нет работать по нагрузочной характеристике в порядке саморегулиро­вания. Таким образом, переходные процессы имеют место даже при не­изменной позиции контроллера машиниста. Следовательно, заданный режим работы еще не означает стационарности процессов энергосило­вой системы тепловоза.