изменяться от нуля до максимума, что требует соответствующего изменения мощности. Наибольшей провозной и пропускной способности дорог при ограниченной мощности источника энергии можно достигнуть только в том случае, если мощность дизель-генератора будет полностью использована в широком диапазоне скоростей и сопротивлений движению. С этой целью недостаточно иметь тяговую характеристику гиперболического вида. Расчетные значения силы тяги и скорости должны наилучшим образом быть сопряжены с профилем пути и технологией перевозок.
По условиям долговечности пути ограничена нагрузка от колесной пары на рельсы. При высокой мощности и малой сцепной массе тепловоз склонен к боксованию. Для повышения устойчивости против боксования жесткость тяговой характеристики, способ возбуждения тяговых двигателей и схема их соединения должны подбираться соответственно типу профиля пути — равнинному, холмистому, горному. Система регулирования должна иметь автоматическое противобоксо-вочное устройство.
Тепловозы работают в различных климатических и метеорологических условиях, при которых наблюдаются существенные колебания давления, температуры и влажности атмосферного воздуха. Мощность, тепловая напряженность дизеля, тягового генератора и тяговых электродвигателей зависят от атмосферных условий. Тепловозы должны иметь стабильные тяговые характеристики в переменных атмосферных условиях работы.
Вспомогательные механизмы имеют привод от дизеля. В эксплуатации часть вспомогательных механизмов может временно отключаться. При этом регулятор частоты вращения дизеля изменяет подачу топлива и мощность. Дизель-генераторная установка тепловоза должна обладать свойством автоматического переключения на тягу мощности отключенных вспомогательных нагрузок.
Тяговая передача тепловоза представляет собой многозвенную, многопараметрическую систему. В условиях эксплуатации может происходить рассогласование регулировочных параметров тяговой передачи под воздействием тепловых и гистерезисных явлений. В результате изменяется мощность и сила тяги тепловоза. Требуется иметь такую систему регулирования, при которой обеспечивается параметрическая надежность и стабильность тяговой характеристики. Целесообразно иметь контроль параметров в работе и автоматизацию регулировки и настройки систем тепловоза в процессе технического обслуживания. Современные системы контроля рациональнее создавать по модульному (блочному) принципу.
Силовая цепь магистрального тепловоза имеет сложную структуру, многодвигательный привод, состоящий из колесо-моторных блоков, дизель-генераторов в каждой секции, различных аппаратов. Работают они параллельно на одну общую нагрузку — сопротивление движению, а характеристики их могут быть разными. В результате расхожде-
18
ния геометрических размеров колесных пар и характеристик ТЭД (расхождение электромеханических характеристик тяговых электродвигателей допускается до 5 %, а разница диаметров движущих колес- -до 12 мм) возникает неравномерность нагружения и различие в режимах параллельно работающих однотипных агрегатов, перегруз одних и недогруз других, что является причиной снижения общей мощности и эксплуатационной надежности тепловозов. Связи между элементами цепи должны обеспечивать равномерное распределение нагрузок между агрегатами, устойчивую тяговую характеристику при расхождении параметров однотипных агрегатов в пределах допусков.
Важным является требование высокой энергетической эффективности тяги в широком диапазоне режимов работы. Целесообразно иметь наивысшую экономичность в зоне преобладающих в эксплуатации режимов работы тепловоза.
Простота регулирования силы тяги, скорости, параметров энергосиловой цепи и возможность автоматизации управления движением поезда играют важную роль в повышении производительности транспорта.
3.2. СИЛА ТЯГИ ТЕПЛОВОЗА ПО ДИЗЕЛЮ
Мощность тепловоза, приведенную к ободам движущих колесных пар, называют касательной мощностью. Ее можно определить по формуле
•VK шд Л'РРт Пп. (ЗЛ)
где т,( — число дизелей тепловоза; iVP — эффективная мощность дизеля, кВт; Рт — коэффициент, учитывающий затраты мощности на вспомогательные нагрузки тепловоза; т)и — к.п.д. передачи мощности от выходного фланца дизеля до движущих колес тепловоза (при номинальном режиме тепловозов ТЭЗ, 2ТЭ10, 2ТЭ116 равен соответственно 0.863; 0,858 и 0,86).
Эффект и вную мощность дизеля определим через параметры:
л- v •"' v" г п ( *" Вц Q" } v''2n zn R ПР ,т ЛР :Л,-Чм= -—^- 1м - •(——^— Jl^-lM-g^. ЯчС^мти, (3.2)
где /V; — индикаторная мощность дизеля, кВт, т]м — механический к.п.д. дизеля; Pi — индикаторное давление, МПа; V/, — рабочий объем цилиндра дизеля, л; г — число цилиндров дизеля; п — частота вращения коленчатого вала дизеля, об/мин; i — тактность дизеля;
Вч — часовой расход топлива, кг'ч; >i; — индикаторный к.п.д. дизеля; Q^ ••-•• низшая рабочая теплота сгорания топлива, кДж/кг.
Касательную мощность в кВт можно выразить также через параметры тяговой характеристики:
NK-^FK и/3600. (з.з)
49
Приравняем выражения (3.1) и (3.3) и получим касательную силу тяги тепловоза по дизелю:
FK-120-^- — ВчСЕшПмРт- (3.4)
i v "
Наибольшая сила тяги по дизелю определяется родом службы и условиями эксплуатации тепловозов. При заданных нагрузке от колесной пары на рельсы и осевой характеристике тепловоза она может быть ограниченной массогабаритными условиями. Для интенсификации перевозок необходимо повышение мощности дизелей и силы тяги тепловозов. Решения этой задачи за счет увеличения числа цилиндров и рабочего объема также ограничены нагрузкой от колесной пары на рельсы и габаритами.
Подача топлива на рабочий цикл дизеля и частота вращения коленчатого вала определяют режим работы дизель-генератора, силу тяги и скорость движения тепловозов.
Повышение мощности за счет увеличения п снижает моторесурс и к.п.д. дизеля, возрастают расходы на ремонт, поэтому частота вращения тепловозных дизелей не превышает 1500 об/мин. Уменьшение п ниже 800—1000 об/мин ограничено габаритами тяговых генераторов необходимой мощности.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.