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.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.