Тягово-эксплуатационные испытания с динамометрическим вагоном

Ведение

Большое значение для жизни страны, реализации намеченных планов экономического и социального развития нашего общества имеет работа транспорта.

Известно, что железнодорожный транспорт в настоящее время не в полной мере обеспечивает потребности народного хозяйства и населения в перевозках.

Увеличение перевозок грузов на железных дорогах страны достигается за счет, повышения уровня организации эксплуатационной работы, роста масс поездов, протяженности сети, сооружения до­полнительных главных путей, оборудова­ния железных дорог автоблокировкой и диспетчерской центра­лизацией, введения более мощных тяговых средств и широкого рас­пространения опыта передовых коллективов.

Все большее значение приобретает улучшение качественных показателей использования подвижного состава и среди них повышение эффективности использования локомотивного парка. Эта эф­фективность зависит от степени использования мощности локомо­тивов и экономичности их работы при заданных условиях эксплуа­тации. Решающее значение приобретает установление оптимальных норм масс поездов и применение рациональных режимов работы локомотива при движении поездов по различным участкам.

Нормирование условий эксплуатации локомотивов начинается с тяговых расчетов, на основании которых определяют такие важ­нейшие показатели, как массы поездов и скорости их движения. Однако при этих расчетах обычно не учитывают расхождение диаметров бандажей и характеристик тяговых двигателей и дизель-генераторных уста­новок, а также возможность реализации различных режимов вож­дения поездов, существенно влияющих на основные показатели ис­пользования мощности локомотивов.

Исходя из этого весьма важно экспериментально проверить результаты расчета путем тягово-эксплуатационных испытаний, без которых затруднено, а иногда и невозможно рациональное исполь­зование локомотивного парка.

Тягово-эксплуатационные испытания занимают важное место среди прочих видов испытаний. Их используют для проверки ре­зультатов тяговых расчетов, выбора и обоснования наиболее ра­ционального режима ведения, поезда, проверки его массы по усло­виям сцепления колес с рельсами или нагревания электрических машин при различных весовых нормах и режимах ведения поезда. Правильное и высококачественное проведение тягово-эксплуатаци­онных испытаний с динамометрическим вагоном – весьма важная, сложная и специфическая задача.

Для получения правильных выводов одинаково значимы все этапы испытаний: подготовка, организация, проведение и обработ­ка полученных экспериментальных данных.

Тщательная подготовка локомотива и динамометрического ва­гона к опытным поездкам, применение современной аппаратуры и совершенных методов измерений являются необходимыми пред­посылками для получения достоверных результатов, которые могут быть положены в основу разработки мероприятий и принятия ре­шений о путях повышения эффективности эксплуатации локомоти­вов.

1. Характеристики тяги в эксплуатации

1.1. Общие сведения

Для эксплуатации характерны переменные тяговые нагрузки, ко­лебания атмосферных параметров, изменения технического состояния пути и подвижного состава, что оказывает существенное влияние на режимы работы тепловозов, степень использования силы тяги и мощно­сти, надежность и топливную экономичность тяги поездов. Все это в совокупности и определяет фактические режимы работы тепловозов в эксплуатации, которые в ряде случаев значительно отличаются от принятых в тяговых расчетах.

Режим работы тепловозов является обобщающим и универсальным показателем, определяющим степень использования мощности и силы тяги, надежности и экономичности работы в любых условиях эксплуа­тации. Естественно, что режимы работы дизель-генераторных устано­вок главным образом определяют режимы тяги, степень использования и работоспособность тепловозов в целом.

Количественно тяговые режимы работы тепловоза в эксплуатации оценивают усредненными по значению и продолжительности скоро­стью движения и позициями контроллера, степенью использования касательных силы тяги и мощности, током и напряжением тягового ге­нератора, к.п.д. и расходом топлива на единицу касательной силы тя­ги за час.

1.2. Влияние атмосферных параметров на режим работы и тяговые характеристики

Тяговые характеристики и кривые расхода топлива на единицу мощности дизеля в функции скорости и позиции контроллера построе­ны при стандартных атмосферных условиях: температуре наружного воздуха t_нв = + 20°С, барометрическом давлении p_о = 1,013*10⁵ Па и относительной влажности _о = 70 %.

В эксплуатации атмосферные параметры обычно отклоняются от стандартных. Причинами могут быть: различие климатических поясов, сезона года, внутрисуточные колебания, изменения высоты над уров­нем моря при движении на горном и холмистом профилях пути. От­клонения влияют на мощность, тепловую и механическую напряжен­ность, топливную экономичность дизеля, нагревание обмоток тяговых электрических машин. В результате этого возникают нестабильность тепловозной характеристики и ограничения режимов работы по на­дежности. Влияние атмосферных условий на эффективность дизельной тяги представляет повышенный интерес для эксплуатации тепловозов в условиях БАМа, где температура воздуха достигает – 60°С, а про­филь пути горный.

С понижением давления p_о уменьшаются плотность воздуха _о перед турбокомпрессором и перед впускными устройствами дизеля, давление наддува и заряд воздуха в его цилиндрах. При сохранении постоянной цикловой подачи топлива и уменьшении заряда воздуха снижается коэффициент избытка воздуха, ухудшаются смесеобразова­ние и сгорание топлива, снижаются давление рабочего процесса, ин­дикаторная мощность, индикаторный и механический к.п.д., топлив­ная экономичность. По мере снижения атмосферного давления повыша­ется температура выпускных газов и тепловая напряженность, что мо­жет ограничивать нагрузку дизеля и силу тяги тепловоза.

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. 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 p_z, 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. Например, у дизеля 10Д100 снижение t_о на каждые 10°С повышает p_z на 0,253 МПа. По надежности значение p_z должно быть ограничено преде­лами не более 10,64 МПа, и это надо иметь в виду при реостатных ис­пытаниях тепловозов, эксплуатируемых в северных районах.