Проектирование грузового тепловоза, страница 3

Тепловоз 2ТЭ136 долгое время простаивал на путях Научно-испытательного центра ВНИИЖТа (ст. Щербинка). В 1996 г. по приказу МПС он был передан в качестве учебного пособия в Хабаровский институт инженеров железнодорожного транспорта.

Однако следует отметить, что кроме внешних обстоятельств, связанных с наступившими политическими и экономическими переменами, свою роль сыграли и чисто субъективные факторы. Делая прогнозы на будущее и просчитывая перспективы развития тяги, ученые-тепловозники исходили из того, что полигон автономной тяги будет сохраняться и даже увеличится. При этом как бы не обращали внимания на активный процесс электрификации железных дорог и, в первую очередь, наиболее грузонапряженных направлений.

В результате пока Ворошиловградские тепловозостроители вкладывали весь свой опыт, знания и умение в быстрейшую доводку новых мощных тепловозов 2ТЭ121, оказалось, что участков, где можно было бы их эффективно эксплуатировать, почти не осталось. Для отдельных напряженных не электрифицированных направлений, таких, как Брянск - Елец Московской дороги, вкладывать средства во внедрение этих локомотивов, видимо, считается невыгодным. Кроме того, большие надежды возлагаются на модернизацию более простых и уже освоенных в эксплуатации и ремонте тепловозов 2ТЭ116 и постройку российского варианта 2ТЭ25 с повышением мощности дизеля до 3600 л.с.

Что касается тепловозов ТЭ136, то односекционные локомотивы данного типа могли бы придти на смену двухсекционным тепловозам 2ТЭ10 или 2ТЭ116. Это позволило бы значительно снизить эксплуатационные расходы. Однако доведение до стадии серийного производства таких тепловозов и дизелей для них потребовало бы многолетней напряженной работы многих специалистов, что сейчас, видимо, уже трудновыполнимо.

Исходные данные:

1.  Род службы тепловоза:                                          грузовой

2.  Расчетная скорость:                                               26 км/ч

3.  Конструкционная скорость:                                 100 км/ч

4.  Минимальный радиус проходимых кривых:      95 м

5.  Условия эксплуатации тепловоза:

    - весовая норма состава                                          5500 т

    - расчетный подъем                                                9 ‰

    - осевая нагрузка вагона                               20 т 

1. Расчет основных технических параметров проектного тепловоза.

Расчетную силу тяги тепловоза определяют по условию равномерного движения поезда с расчетной скоростью, по расчетному подъему в этом случае сила тяги локомотива должна быть равна силе сопротивления движению поезда на расчетном подъеме.

 

- ускорение свободного падения,

- весовая норма состава,

 - коэффициент тяги тепловоза,

- основное удельное сопротивление движению состава,

- основное удельное сопротивление движению локомотива,

- расчетный подъем,

Для тепловозов в режиме тяги на звеньевом пути.

 

 

Для грузовых четырехосных вагонов на роликовых подшипниках при движении на звеньевом пути.

 

 

Значение коэффициента тяги можно задать с некоторым запасом относительно величины коэффициента сцепления колеса с рельсом при этом должно выполнятся условие

Согласно ПТР для тепловозов с электрической передачей кроме тепловоза 2ТЭ10Л значение коэффициента сцепления колеса с рельсом можно определить по формуле:

 

Увеличить  и  на 20 %

 

Номинальная касательная мощность тепловоза.

 

 

Номинальная секционная мощность тепловоза по дизелю.

   

- коэффициент полезного использования мощности дизеля для тяги, этот коэффициент характеризует, энергетическую эффективность тепловоза его значение составляет, для тепловозов:

- с электрической передачей

- с гидравлической передачей

- число секций.

Значение  необходимо предварительно задать так чтобы

 принимаем равной 0,75

 

 

Принимаем

 

Сцепной вес тепловоза необходимо определить из двух условий.

а) условия движения поезда по расчетному подъему.

    

 

б) условие трогании и разгона поезда с заданным ускорением

 

- удельное сопротивление движения поезда при трогании и разгоне

по ПТР     

- коэффициент сцепления колеса с рельсом по формуле при

- избыточная удельная сила тяги необходимая для разгона с заданным ускорением.

,  для пассажирских

,   для грузовых

 

Принимаем   

Служебная масса секции тепловоза

Служебную массу секции необходимо определять по двум условиям:

- служебная масса необходимая для создания требуемой силы тяги

 

  

- служебная масса тепловоза как металлоконструкция (строительная служебная масса)

 

- удельная строительная масса локомотива, 

Эмпирические формулы для расчета удельная строительная масса локомотива,

Маневровые:          

Грузовые:               

Пассажирские:      

 

 

За окончательную величину служебной массы принимаем большую из двух полученных величин.  

Осевая нагрузка, осевая формула число движущихся осей

- число движущих осей в секции тепловоза  значение

 необходимо задать так чтобы осевая нагрузка локомотива не превышала

допустимой величины

  - грузовые

  - пассажирские

Если   , то необходимо увеличить число секций локомотива и пересчитать заново  

Возможно другой вариант:

- уменьшение массы секции за счет повышения коэффициента сцепления и коэффициента тяги.

 

Осевая формула:

Ориентировочный диаметр колеса

- удельная нагрузка  на 1мм диаметра колеса.

По условию контактной прочности колеса и рельса задают

Полученное значение диаметра округляем в большую сторону до стандартного ближайшего значения:

 

Принимаем  

Ориентировочная длина тепловоза по осям автосцепок

- удельная длина локомотива,

 

Ориентировочно-базовые размеры локомотива.

База локомотива – это расстояние между шкворнями или геометрическими центрами тележек одной секции.

База тележки – это расстояние между крайними осями тележки.

 - длина рамы локомотива

- выход автосцепки за пределы рамы локомотива   

- числовой коэффициент значение, которого принимают равный:

 при длине локомотива

 при длине локомотива

 

 

- число осей в тележки

- расстояние между осями колесной пары

Для современных тепловозов   большее значение соответствует тепловозам с индивидуальным приводом осей, а меньшее тепловозам с групповым или мономоторным приводом осей. 

Результаты:

- прототип  ТЭ136 (II вариант)

 

 

 

Удельные длины отечественных тепловозов

Таблица 1.1

Серия	ТЭМ1	ТЭМ2	ЧМЭ3	ТЭМ7	М62	2ТЭ116	2ТЭ121	ТЭ136	ТЭП60	ТЭП70	ТЭП75	ТЭП80
Ne, кВт	736	882	994	1470	1470	2205	2940	4410	2205	2940	4410	4410
l,мм/кВт	23,1	19,2	17,3	14,6	11,8	8,1	6,8	5,6	8,7	7,4	4,9	5,5

Рис 1.1 График зависимости удельной длины тепловоза от мощности