Определение основных параметров тепловоза ТЭ-116

Магистральный двухсекционный тепловоз 2ТЭ116 предназначен для грузовой работы на железных дорогах РФ и стран СНГ с шириной колеи 1520 мм, сконструирован производственным объединением (ПО) «Ворошиловградский тепловозостроительный завод» совместно с ПО «Коломенский тепловозостроительный завод», «Завод имени Малышева», «Электротягмаш», электромашина (г. Харьков) и научно-производственными объединениями: ВНИТИ (г. Коломна) и ВНИИЖТ (г. Москва).

На этих тепловозах применены экономичные четырехтактные дизели; электрическая передача переменно-постоянного тока; полупроводниковая система автоматического регулирования возбуждения; электрический привод вентиляторов тепловоза, охлаждения выпрямительной установки и тяговых двигателей; развитая система очистки воздуха охлаждения электрических машин со степенью очистки до 80%; тяговая передача с упругой ведомой шестерней; бесчелюстная тележка с повышенным коэффициентом использования сцепного веса. Тепловоз состоит из двух одинаковых однокабинных секций, управляемых с одного (любого) пульта кабины. При необходимости каждая секция может быть использована, как самостоятельная тяговая единица.

Технические данные тепловоза.

Год постройки первого тепловоза: 1971.

Изготовитель: Ворошиловградский завод.

Осевая формула: 2(3₀ – 3₀)

Мощность по дизелю, кВт: 2*2250.

Служебная масса, т: 2*138.

Осевая нагрузка, кН: 226.

Конструкционная скорость, км/ч: 100.

Сила тяги длительного режима,, кН: 2*255.

Скорость длительного режима км/ч: 24.

Удельный эффективный расход топлива г/кВт*ч: 208.

Тип передачи мощности: Переменно- постоянного тока.

Длинна по осям автосцепок, мм: 36300.

Диаметр колес, мм: 1050.

При выполнении курсовой работы необходимо рассчитать или выбрать:

· Основные параметры проектируемого тепловоза;

· Конструкцию узлов экипажной части тепловоза;

· Компоновку силового и вспомогательного оборудования на тепловозе и произвести его развеску;

· Тяговую характеристику проектируемого тепловоза;

· Выполнить геометрическое вписывание тепловоза в кривую.

1. Определение основных параметров тепловоза

Исходные данные:

Мощность N_e, Квт: 2200;

Число секций: 2;

Нагрузка (2П), кН : 230;

Тип передачи: электрическая (переменно-постоянного тока)

Минимальный радиус проходимой кривой: 125 м.

1.1 Определение сцепного веса секции

Сцепной вес локомотива – сумма нагрузок на рельсы от всех ведущих колес локомотива при 80% запасах песка и топлива. Сцепной вес секции тепловоза зависит от допустимой статической нагрузки от оси на рельсы (2П), числа осей секции локомотива и его рода службы, (кН).

где: а – коэффициент, учитывающий род службы локомотива, для грузовых тепловозов он составляет а=1.

2П – допустимая статическая нагрузка от оси колесной пары на

рельсы, КН;

n_ос= число сцепных осей секции, принимаем в соответствии с колесной формулой локомотива.

1.2. Определение диаметра движущих колес

Определяется величиной допустимых контактных напряжений на единицу длинны диаметра колеса, мм.

где: 2П – допустимая статическая нагрузка от оси колесной пары на рельсы, КН;

2р – допустимая удельная нагрузка на 1 мм длинны диаметра колеса, мм принимается для грузовых локомотивов 2р=0,24-0,27 кН/мм.

Полученная расчетная величина Д_к унифицируется, т.е. приводится к стандартным диаметрам бандажей новых колес. В соответствии с ГОСТ 25463-82 диаметры новых колес для тепловозов составляют 1050 и 1220 мм.

Принимаем: Д_к=1050 мм.

1.3 Определение длинны секции проектируемого тепловоза L_T

Длинна секции проектируемого тепловоза по осям автосцепок L_T (рис.1) пропорциональна эффективной мощности силовой установки N_e.

Предварительно величина L_Tможет быть определена с помощью следующих эмпирических зависимостей, мм

L_T=N_e*(10-0,0012*N_e)

При проектировании локомотива должно выполняться следующее условие: L_Tmin≤ L_T≤ L_Tmax,

где: L_Tmin – минимальная длинна секции тепловоза;

L_Tmax – максимальная длинна секции тепловоза.

Минимальная длинна секции тепловоза может быть определенна из следующего выражения:

,

где: q_n – предельно допустимая нагрузка на 1 метр пути, кН/м; для магистральных железных дорог можно принять q_n=73,5 кН/м.

Максимальная длинна секции тепловоза L_Tmax по осям автосцепок в соответствии с ГОСТ 25463-82 и техническими требованиями на магистральные тепловозы с мощностью энергетической установки 2500-3500 кВт в одной секции с электрической передачей устанавливается не более 22800 мм.

L_T=2200*(10-0,0012*2200)=16192(мм)

18775(мм) ≤16192(мм) ≤22800(мм)

Так как полученная длинна меньше минимально допустимой, то возьмем длину тепловоза равной 18800 (мм).

1.4 Определение длинны базы секции тепловоза L_б

Предварительно, база секции тепловоза может быть установлена из следующего выражения, мм

L_б=e* L_T,

Где: е – эмпирический коэффициент; принимается равным для тепловозов с трёхосными тележками и длинной до 20 м е=0,-0,52.

L_б=0,5*18800=9400(мм)

1.5 Определение длины основных элементов кузова

Длина основных элементов кузова и подкузовных частей проектируемого магистрального тепловоза связаны между собой уравнением габаритного баланса локомотива:

n_k*L_k+L_маш+L_хол=n_t*L_t+2L_св+L_мт,

где: L_k – длина кабины машиниста, мм;

L_маш – длина машинного отделения, мм;

L_хол – длина холодильника, мм;

L_t – длина тележки, мм;

L_св – длина свеса рамы локомотива относительно наружных габаритов тележки, мм;

L_мт – длина межтележечного пространства, мм;

n_k- число кабин машиниста секции тепловоза;

n_t – число тележек секции тепловоза.

Длина машинного отделения L_маш зависит от мощности и габаритных размеров силовой установки тепловоза, м:

Длина кабины машиниста L_k с учётом норм техники безопасности и производственной санитарии может быть принята равной 2 метрам.

Длина тележки зависит в первую очередь от осевой формулы, а также типа привода колесных пар и эффективной мощности силовой установки. В первом приближении длину тележки можно определить из следующего выражения:

L_t=(1,7÷1,9)*n₀,

Где: n₀ – число сцепных осей в тележке.

L_t=1,9*3=5,7(м)

Длина холодильника может быть определена из следующего эмпирического выражения:

L_хол=5,6*10^-4*N_e+1,14

L_хол=5,6*10^-4*2200+1,14=2,4(м)

Длину свеса рамы локомотива L_св можно принять равной L_св=1,25(м)

Длина межтележечного пространства Lмт зависит от емкости топливного бака тепловоза и первоначально может быть определена из уравнения:

L_мт= n_k*L_k+ L_маш+ L_хол- n_tL_t-2L_cв

L_мт=2+14,4+2,4-2*5,7-2*1,25=4,9(м)

1*2+14,4+2,4=5,7*2+2*1,25+4,9

18,8=18,8

1.6 Выбор ширины и высоты проектируемого тепловоза

Максимальная ширина строительного очертания локомотива В_л ограничена габаритом подвижного состава 1-Т (ГОСТ 9238-83) и может быть принята равной В_л=3400 мм. Высота строительного очертания локомотива Н_л определяется от уровня верха головки рельса. В соответствии с габаритом подвижного состава 1-Т максимальное значение величины Н_л составляет 5300 мм.

2. Выбор конструкции экипажной части тепловоза

Элементы относящиеся к экипажной части локомотива представлены в виде таблицы на рисунке 1.