Разработка основных узлов тепловоза м62к. Разработка электрической схемы отопления вагонов дизель-поезда. Расчет потребной электрической энергии для отопления вагона дизель-поезда

2 РАЗРАБОТКА ОСНОВНЫХ УЗЛОВ ТЕПЛОВОЗА М62^К

2.1 Разработка электрической схемы отопления вагонов дизель-поезда

При эксплуатации дизель-поезда ДДБ в зимний период, по свидетельству машинистов, эксплуатирующие дизеля ДДБ, жалобам пассажиров и результатам собственных наблюдений, недостаточно эффективно работает система отопления вагонов. В результате не соблюдаются санитарные нормы установленные для перевозки пассажиров [10].

В данном подразделе приводится анализ действующей системы отопления и предложения по усовершенствованию этой системы.

2.1.1 Устройство электрического отопления прицепных вагонов

Отопление пассажирских салонов прицепных вагонов дизель-поезда электрическое, с использованием энергии, вырабатываемой тяговым генератором тепловоза.

Для электрического отопления в каждом из вагонов под пассажирскими сидениями расположены электрические печи. При этом от одного тягового генератора получают питание печи пяти прицепных вагонов.

Электрические печи рассчитаны на максимальное напряжение 350В, а электрические цепи на передачу мощности до 100 кВт (на пять вагонов).

Во время холостого хода дизеля, когда тяговые электродвигатели выключены, на катушку МР1 [4] регулятора частоты вращения дизеля подается напряжение и обороты дизеля возрастают таким образом, чтобы напряжение, создаваемое тяговым генератором и подаваемое на отопительные печи в вагонах, было в пределах 140 В.

В режиме тяги напряжение, подаваемое на электропечи, определяется режимом движения тепловоза.

При достижении напряжения, создаваемого тяговым генератором 350 ± 10 В, отопление прицепных вагонов отключается, обеспечивая защиту электропечей от повреждения высоким напряжением. При понижении напряжения до 300 ± 10 В отопление прицепных вагонов включается.

Электрическое отопление пассажирских и служебных помещений должно поддерживать температуру в этих помещениях не ниже 12°С [9]. Отопление должно автоматически отключаться при достижении температуры в салоне  16°С и включаться при температуре 14°С.

Включение в работу электрического отопления производится по усмотрению локомотивной бригады, обслуживающей дизель-поезд, в зависимости от температуры наружного воздуха.

2.1.2 Расчет потребной электрической энергии для отопления вагона дизель-поезда

Расчет энергии затраченной на отопление вагонов дизель-поезда определен согласно методике [6].

Расход электрической энергии на отопление вагона при движении дизель-поезда W, кВт·ч,

W = k_в·k_ск T (q_огр  - q_ло),                                      (1)

где k_в – коэффициент учитывающий тип вагона, k_в = 1,12 [6];

k_ск – коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций вагона, зависящий от скорости движения поезда, k_ск = 1,5 Вт/(м²·К) [6];

q_огр – мощность тепловых потерь через ограждающие конструкции кузова вагона, кВт;

q_ло, – мощность скрытых тепловыделений пассажиров, кВт;

T – время следования поезда от начальной до конечной станции, ч.

Мощность тепловых потерь через ограждающие конструкции кузова вагона

q_огр = α·k·F(t_в – t_н) · 10^-3 ,                                (2)

где α – коэффициент «старения», учитывающий увеличение теплопередачи кузова зависящий от срока эксплуатации; при сроке эксплуатации вагона менее 8 лет α = 1, более 8 лет – α = 1,1 [7], принимаем 1,1;

k – средний коэффициент теплопередачи кузова вагона, Вт/(м²·К);

F – среднегеометрическая площадь поверхности кузова, м²;

t_в – температура воздуха внутри салона, ºС;

t_н – температура наружного воздуха, ºС;

Основным показателем теплотехнического состояния кузовов является средний коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций кузова. Значения этого коэффициента для отдельных элементов и кузова в целом характеризуют качество термоизоляции после изготовления или капитального ремонта вагонов. Средние значения коэффициентов теплопередачи элементов кузова вагона и их среднегеометрические площади приведены в таблице 2 [9,10].

Среднегеометрическая площадь боковой стены вагона F_ст, равна сумме площадей боковых стен F_стбс учетом площади F_ок, занимаемой окнами в этих стенах.

Среднегеометрическая площадь боковых стен вагона F_стб, м²,

F_стб = 2·l k,                               (3)

где l – длина салона вагона, l = 16,1 м [10];

k – высота салона вагона, k = 2,65 м [10];

F_стб = 2·16,1·2,56 = 82,4 м².

Среднегеометрическая площадь торцовых стен вагона F_стт, м²,

F_стт = 2·f h,                               (4)

где f – ширина торцовой стены вагона, f = 3,5 м [10];

h – высота салона вагона, h = 2,7 м [10];

F_стт = 2·3,5·2,7 = 18,9 м².

Среднегеометрическая площадь окон, м²,

F_ок = N·a·b,                                      (5)

где N – количество окон, N = 23 окна [10];

a – ширина окна, a = 1,04 м [10];

b – длина окна, b = 0,73 м [10].