Исследование экипажной части тепловоза образца 2ТЭ10Л

Министерство Транспорта Российской Федерации

Дальневосточный государственный университет путей сообщения



Кафедра «Тепловозы и тепловые двигатели»











КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему:

Исследование экипажной части тепловоза образца 2ТЭ10Л











Выполнил: Котов В.А.

Проверил: Литвинчук В.В.















Хабаровск

2009


ОПИСАНИЕ ТЕПЛОВОЗА 2ТЭ10Л



В октябре 1961 г. Луганский тепловозостроительный завод им. Октябрьской революции построил опытный двухсекционный тепловоз 2ТЭ10Л, у которого в отличие от тепловоза 2ТЭ10 вместо несущей конструкции применены кузова с несущей рамой, т. е. по типу уже освоенного заводом кузовов тепловозов ТЭ3. У тепловозов 2ТЭ10Л сохранены одинаковые с тепловозами ТЭ3 расстояния между шкворнями (8600 м) и между осями автосцепок (16969 мм) у каждой секции. Основными несущими элементами рамы кузова тепловоза 2ТЭ10Л являются две хребтовые балки №45 и два обносных швеллера №16. Между собой балки соединены межрамными креплениями, а по концам литыми стяжными ящиками. Кабины машиниста установлены на раме кузова на резиновых амортизаторах.

На тепловозе 2ТЭ10Л применены такие же тележки, дизель-генератор, компрессор, как и на тепловозах ТЭ10 Харьковского завода. Установленные на тепловозе тяговые электродвигатели ЭД-104А отличаются от электродвигателей ЭД-104 формой сердечника главного полюса и количеством витков этих полюсов (19 витков вместо 18).	

Применена несколько измененная система возбуждения главного генератора, при которой магнитный усилитель (амплистат) включен не в цепь обмотки возбуждения главного генератора, а в цепь обмотки возбуждения возбудителя. Возбудитель В-600 постоянного тока мощностью 15 к т. (150 в, 100 а, 1800 об/мин) спроектирован и изготовлен Харьковским заводом «Электротяжмаш». Этот возбудитель имеет две обмотки возбуждения - основную намагничивающую, питаемую через амплистат, и дополнительную размагничивающую. Последняя питается постоянным током от вспомогательного генератора. Такая схема позволила уменьшить вес и размеры магнитного усилителя, выпрямителей, трансформаторов. В связи с другой системой возбуждения несколько изменены и электрические схемы тепловоза. Возбудитель В-600 вместе с вспомогательным генератором ВГТ-275/120 представляют двухмашинный агрегат А-708В, вес которого составляет 400 кг. Кроме того, на тепловозе установлен однокорпусный агрегат А-705А, состоящий из синхронного подвозбудителя ГС-500 и тахогенератора ТГ-88/85.	

На тепловозах применен автоматический пуск дизеля и параллельное соединение аккумуляторных батарей обеих секций. Предусмотрена возможность перехода машиниста из кабины в кабину без остановки дизеля.

Привод вентиляторов холодильников осуществлен через гидравлическую муфту переменного наполнения, что позволило облегчить введение автоматического регулирования температуры воды и масла.

На тепловозе установлены всережимные, непрямого действия регуляторы мощности с гидравлическим сервомотором, гибкой обратной связью и автоматическим регулированием мощности.


1. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОВОЗА



Таблица 1.1

	n/n

	Название характеристики

	Обозначение и размерность

	Числовое значение

	1

	Род службы тепловоза

	-

	 Грузовой

	2

	Мощность по дизелю

	Ne, кВт.

	2208

	3

	Конструктивная скорость

	Uкон, км/ч.

	100

	4

	Скорость длительного режима

	Uр, км/ч.

	24

	5

	Сила тяги на ободах колёс в длительном режиме 

	Fкр, кН.

	255

	6

	Касательная мощность в длительном режиме 

	Nk, кВт. 

	1700

	7

	Мощность тягового элекродвигателя в длительном режиме 

	Ртэд , кВт. 

	290,6

	8

	Служебная масса

	mсл, т.

	130,3

	9

	Осевая характеристика

	_

	3о-3о 

	10

	Наименьший радиус проходимых кривых

	Rmin, м.

	125

	11

	Нагрузка от колесной пары на рельс

	Пст, кН.

	212,877

	12

	Диаметр колёс по кругу катания

	Дк, м.

	1,05

	13

	Длина по осям автосцепок

	Lл, м.

	16,969

	14

	Колесная база локомотива

	Lк, м.

	12,8

	15

	Межшкворневое расстояние

	Lш, м.

	8,6

	16

	База тележки

	вт, м.

	 4,2

	17

	Расстояние между 1ой и 2ой колёсной парой

	в1,2,м.

	 2,1

	18

	Смещение шкворня по отношению к средней или второй колёсной паре тележки 

	lш,м. 

	0

	19

	Поперечное перемещение шкворня кузова

	∆ш, м.

	0

	20

	Статический прогиб рессорного провешивания

fст1, м. 

	

	0,075

	21

Передаточное число осевого редуктора

iор

4,53


2. ПРОДОЛЬНАЯ РАЗВЕСКА ТЕПЛОВОЗА



Целью развески является выравнивание нагрузок между осями тележек или колесных пар локомотива. Она выполняется на основе весовой ведомости локомотива и геометрические параметров экипажной части. Для равномерного распределения нагрузки между тележками можно осуществить двумя способами: 

		Смещение узлов и агрегатов не более чем 0,3м к недогруженной тележке.

		Применение балласта со стороны, недогруженной тележки. Балласт располагается, как правило, около стяжных ящиков.

Первый способ предпочтительнее для магистральных тепловозов, поскольку у них нагрузка на ось близка к предельной. Второй способ - для маневровых.



Таблица 2.1-Весовая ведомость и результаты расчёта параметров надтележечного строения.

	№ Группы узлов

	Наименование группы узлов

	Вес Pί, кН.

	Плечо lί, м.

	Момент Мί, кН*м.

	1

	Дизель-генераторная группа

	297,34

	7,5

2230,05

	2

	Топливная и масляная система

	31,99

	9,5

313,502

	

	3

	Система охлаждения и обогрева

	47,14

	12,2

589,25

	

	4

	Рама тепловоза

	141,06

	8,3

1213,116

	

	5

	Тормозное оборудование и пневмоавтоматика, песочная система

	22,19

	7,4

170,863

	

	6

	Кузов и его оборудование

	99,99

	9,0

919,908

	

	7

	Электрооборудование 

	50,96

	6,5

331,24

	

	8

	Силовые и вспомогательные механизмы

	37,29

	9,1

346,797

	

	9

	Вспомогательное оборудование

	17,70

	7,8

143,37

	

	10

	Обслуживающий вес

	79,0

	10,4

821,6

	

	11

	Надтележечное строение

824,66

	

8,585

	

7079,696

	

	12

	Неподрессорный вес тепловоза

	258,90

	-

	-

	13

	Расстояние от условной оси моментов до оси второй колесной пары тележки

	-

	а0 = 4,184 м.

	-

	14

	Тележки

	235,90

	-

	-



2.1 Определение суммы весов



 (2.1)	

кН.



2.2 Определение моментов



 (2.2)

кНм.

кНм.

кНм.

кНм.

кНм.

кНм.

кНм.

кНм.

кНм.

кНм.



2.3 Определение суммы моментов



 (2.3)

 кН*м



2.4 Определение центра тяжести



 (2.4)

м.


2.5 Определение плеча А1 и А2



 (2.5)

 (2.6)

м.

м.



2.6 Определение нагрузки на переднюю и заднюю тележки



 (2.7)

кН.



кН.



2.6.1 Смещение узлов системы



 кНм.



2.7 Определение центра тяжести



м.



2.8 Определение плеча А1 и А2



м.

м.



2.9 Определение нагрузки на переднюю и заднюю тележки



кН.

 кН.



2.10 Неподрессоренный вес приходящийся на колесную пару



 (2.8)

кН.



2.11 Подрессоренная нагрузка, приходящаяся на колесную пару



 (2.9)

кН.



	2.12 Статическая нагрузка от колёсной пары на рельс



 (2.10)

 кН.


2.13 Сцепной вес одной секции тепловоза



 (2.11)

кН.



В условиях эксплуатации согласно ТУ допускается неравенство нагрузок на колёсные пары при нагрузках:



До 225кН – 3%

До 245кН – 2%


3.РАСЧЕТ ТЯГОВОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОВОЗА

	

	3.1 Расчет касательной мощности тепловоза

	

	 (3.1)

где  - эффективная мощность тепловоза.

	= (0,93…0,96) - кпд тягового генератора

	= (0,98…0,99) - кпд выпрямительной установки

	 = (0,85…0,90)- кпд тягового электродвигателя

	= (0,97…0,98) - кпд осевого редуктора

	= (0,08…0,16)- коэффициент учитывающий отбор мощности от дизеля на привод вспомогательных агрегатов.

	

	 кН.

	

	3.2 Расчет касательной силы тяги тепловоза

	

	

	3.3 Расчет силы тяги по сцеплению

	

	 (3.2)

	

	где  - коэффициент сцепления.

	

	 (3.3)

	
Таблица 3.1-Тяговая характеристика тепловоза

	U, км\ч

	5

	10

	20

	30

	40

	50

	60

	70

	80

	90

	100

	Fk, кН

1172,6

586,28

293,1

195,43

146,57

117,26

97,71

83,75

73,29

65,14

58,63

	ψсц

0,272

0,251

0,223

0,205

0,192

0,183

0,175

0,169

0,165

0,161

0,157

	Fксц

352,44

325,84

289,5

265,72

249,02

236,63

227,07

219,47

213,28

208,15

203,82

	

	

	Рисунок 3.1-Тяговая характеристика тепловоза.


ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЯГОВОГО ПРИВОДА



4.1 Определение предварительного значения предаточного числа



 (4.1)



где  – Расчетная сила тяги при скорости длительного режима.

 – Крутящий момент в длительном режиме на валу ТЭД.



 (4.2)



где  - Мощность одного тэд в длительном режиме

 - Частота вращения якоря тэд в длительном режиме, .



 (4.3)



где - максимально допустимая частота вращения вала по условиям прочности, .



, 

, 




4.2 Определение окончательного расчетного значения предаточного числа осевого редуктора, диаметра зубчатого колеса и шестерни



 (4.4)



где - Число зубьев зубчатого колеса

- Число зубьев шестерни



Предварительное значение числа зубьев зубчатого колеса и шестерни



, (4.5)



где m = 10 мм – модуль зубчатого зацепления, мм;

А – длина централи, мм. При опорно – осевом подвешивании колёсно – моторных блоков, А = 466…470 мм.



; 

, шт

, шт




Диаметр делительной окружности шестерни и зубчатого колеса, мм. 

	

	 (4.6)

 (4.7)







4.3 Определение расчетных частот вращения



Расчётная частота вращения вала электродвигателя при конструкционной скорости, 



 (4.8)



Расчётная частота вращения вала электродвигателя в длительном режиме, 



 (4.9)



Расчётная частота вращения колёсной пары при конструкционной скорости, 



 (4.10)



Расчётная частота вращения колёсной пары в длительном режиме, 

 (4.11) 

,

,

,

, 


5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ИССПОЛЬЗОВАНИЯ СЦЕПНОЙ МАССЫ



5.1 Результирующая нагрузка на колёсную пару, кН



, (5.1)



где  - изменение нагрузки от работы ТЭД, кН;

 - изменение нагрузки от действия силы тяги, кН,



5.2 Изменение нагрузки от работы ТЭД, кН



 (5.2)



где  - расстояние между осью вращения колёсной пары и подвеской ТЭД к раме тележки, м.



 (5.3)



5.3 Изменение нагрузки от действия силы тяги, кН



 (5.4)



где - высота автосцепки над уровнем головки рельса, м.


Таблица 5.1-Результаты расчета изменения нагрузки.

№ кол. пары

1

2

3

4

5

6



216,08

216,08



-22,86

-22,86

22,86

-22,86

-22,86

22,86



-4,971

-4,971

-4,971

4,971

4,971

4,971



188,25

188,25

233,97

198,19

198,19

243,91



5.4 Коэффициент использования сцепной массы



,



Где  - наименьшее из значений, выбираемое из таблицы 5.1, кН.



,м

, кН

, кН






6 ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ ВПИСЫВАНИЕ ТЕПЛОВОЗА В КРИВОЙ УЧАСТОК ПУТИ



6.1 Расчет ветвей параболы



 (6.1)



где =0,01 – Масштаб по оси ОХ.

=1 – Масштаб поперечных зазоров.

 – Радиус кривой, мм.



 (6.2)



где  – Зазор между гребнями колесных пар и головками рельсов в условиях эксплуатации, мм.

 – Дополнительное уширение рельсовой колеи в кривых участках пути, мм.

x – текущее значение, которым задаются.



Таблица 6.1 - Результаты расчета парабол.

X,мм.

±0

±20

±40

±60

±80

±100

±120

Y1,мм.

0

11,1

44,4

100

177,8

277,8

400

Y2,мм.

25

36,1

69,4

125

202,8

302,8

425



, мм (6.3) 

, мм


6.2 Угол поворота передней тележки



 (6.4)





6.3 Угол поворота задней тележки



 (6.5)

 



6.4 Требуемый разбег средней оси передней тележки



 (6.6)





6.5 Требуемый разбег средней оси задней тележки



 (6.7)





6.6 Отклонение продольной оси тепловоза от оси пути



 (6.8)




6.7 Угол поворота передней тележки относительно продольной оси тепловоза с увеличенным межшкворневым расстоянием



 (6.4)





6.8 Угол поворота задней тележки относительно продольной оси тепловоза



 (6.5)

 



6.9 Требуемый разбег средней оси передней тележки



 (6.6)





6.10 Требуемый разбег средней оси задней тележки



 (6.7)





6.11 Отклонение продольной оси тепловоза от оси пути



 (6.8)




Список литературы:



		Кононов В.Е. Справочник машиниста тепловоза / В.Е. Кононов, А.В. Скалин. – М.: Транспорт, 1993. – 256 с.

		Тепловоз 2ТЭ10Л / В.Р. Степанов, В.А. Береза, В.Е. Верхогляд и др. 2 – е изд. перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1974. – 320 с.

		Исследование экипажной части локомотива: Методические указания на выполнение курсовой работы. – Хабаровск, ДВГУПС, 2009. – 24 с.: ил.