Модернизация дизель-поезда Др-1а для эксплуатации на малонагруженных участках. Совмещение характеристик дизеля и гидропередачи

2 МОДЕРНИЗАЦИЯ ДИЗЕЛЬ-ПОЕЗДА ДР-1А ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА МАЛОНАГРУЖЕННЫХ УЧАСТКАХ

2.1 Совмещение характеристик дизеля и гидропередачи

В локомотивном депо Лида модернизировали дизель-поезд ДР-1А для эксплуатации на малонагруженных участках. В результате модернизации сцепили два моторных вагона, при этом силовая установка размещается только в одном вагоне. Во втором, уже немоторном вагоне, увеличивается количество посадочных мест за счет дизельного отделения. Также сохраняется возможность ведения поезда из двух кабин управления.

На дизель-поезде ДР-1А установлена двухциркуляционная гидропередача (ГП) типа ГДП1000. В данной ГП применяются два пусковых гидротрансформатора (ГТР) ТП1000М. Нужное смещение экономических характеристик (рисунок 1) пусковых ГТР достигается с помощью дополнительных пар силовых зубчатых колес, т.е. каждый ГТР работает на свою пару силовых зубчатых колес.

Рисунок1 – Экономические характеристики гидротрансформаторов

Передаточное отношение силовой пары зубчатых колес второй ступени должно быть больше первой в μ раз.

(1)

где i_max1 – максимальное передаточное отношение первого гидроаппарата,

i_max1 = 0,9 (см. рисунок 1);

i_max2 – максимальное передаточное отношение второго гидроаппарата,

i_max2 = 1,5 (см. рисунок 1);

После замены дизеля появляется необходимость согласования характеристик дизеля 3А-6Д49 и ГП, так как дизеля 3А-6Д49 и М756Б имеют различные скоростные характеристики (рисунок 2) и диапазон частоты вращения вала коленчатого дизеля [9].

Момент насосного колеса приведенный к валу дизеля можно определить из выражения

(2)

где γλ^* – коэффициент энергоемкости гидротрансформатора при оптимальном передаточном отношении, γλ = 11,3·10³ [9];

D_a – активный диаметр гидротрансформатора, м;

i_пр – передаточное отношение повышающего редуктора дизель-поезда

ДР-1А, i_пр=1,37 [8];

 η_пр – КПД повышающего редуктора, η_пр =0,96 [10];

(3)

γλ – коэффициент энергоемкости гидротрансформатора при передаточном отношении i_max2 = 1,5, γλ = 10,9·10³ [9];

n_enom – номинальная частота вращения дизеля М756Б, об/мин;

n_enom =1500 об/мин (таблица 1);

м.

После упрощений выражение (2) имеет вид

(4)

где с₁ – коэффициент учитывающий постоянные члены уравнения (5);

(5)

Момент насосного колеса, приведенный к валу дизеля М756Б при частоте вращения вала дизеля n_e = 200 об/мин

Дальнейший расчет момента насосного колеса приведенного к валу дизеля М756Б представлен в таблице 3.

Таблиц 3 – Расчет нагрузочной характеристики ГТР

nе, об/мин	0	200	420	600	800	1000	1200	1400	1500
Mне, Н·м	0	73,6	325	662	1180	1840	2650	3607	4140

На рисунке 2 построены скоростные характеристики дизелей [9] и по данным таблицы 3 нагрузочная характеристика момента насосного колеса, приведенного к валу дизеля М756Б

М_не – нагрузочная характеристика момента насосного колеса, приведенного к валу дизеля М756Б;

М_не′ – нагрузочная характеристика момента насосного колеса, приведенного к вала дизеля 3А-6Д49;

М_е – скоростная характеристика дизеля М756-Б;

М_е(1-β) – скоростная характеристика дизеля М756-Б с учетом потерь на вспомогательные нужды;

М_е′ – скоростная характеристика дизеля 3А-6Д49;

М_е′(1-β) – скоростная характеристика дизеля 3А-6Д49 с учетом потерь на вспомогательные нужды;

В – точка совместной работы дизеля 3А-6Д49 и гидропередачи.

Рисунок2 – Совместная работа дизеля и гидропередачи

В результате замены дизеля момент сопротивления на валу насосного колеса, приведенный к валу дизеля М756Б, точка А (точка совместной работы дизеля М756Б и ГП) сместится в точку Б (рисунок 2), поскольку у дизеля 3А-6Д49 номинальная частота вращения коленчатого вала дизеляn_e1 = 1000 об/мин (таблица 1). Для обеспечения условий (равенства момента на валу дизеля и момента насосного колеса, приведенного к валу дизеля) совместной работы дизеля 3А-6Д49 и ГП необходимо точку Б сместить в точку В (точка совместной работы дизеля 3А-6Д49 и ГП, рисунок 2).Для этого необходимо увеличить момент сопротивления на насосном колесе в α раз.

(6)

где М_е'^В – момент на валу дизеля 3А-Д49 в точке В, Н·м; М_е'^В= 7480 Н·м

(см.рисунок 2);

      М_не'^Б – момент на насосном колесе в точке Б, Н·м; М_не'^Б = 1840 Н·м (см. рисунок 2);

Сделав анализ уравнения (2) становится ясно, что для увеличения момента насосного колеса в α раз необходимо увеличить передаточное отношение повышающего редуктора i_пр в k₁ раз.

iпр' = iпрk1,

(7)

(8)