Расчет параметров тепловоза

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Тепловозы типа ТЭ10М выпускаются производственным объединением «Ворошиловградтепловоз» в двух исполнениях: двухсекционные общей мощностью 4412 кВт -2ТЭ10М и трехсекционные общей мощностью 6618 кВт - ЗТЭ10М - Тепловоз 2ТЭ10М состоит из двух однокабинных секций (А и Б), одинаковых по конструкции (рис. 1), а ЗТЭ10М, кроме того, имеет среднюю секцию (В) без кабины управления. Средняя секция имеет возможность самостоятельного передвижения, но не может быть использована как самостоятельная тяговая единица. Секции тепловоза соединяются между собой автосцепкой СА-3, а для обеспечения перехода членов локомотивной бригады из секции в секцию оборудованы переходными тамбурами.

Все оборудование тепловоза расположено в кузове с несущей главной рамой. Кузов тепловоза состоит из четырех основных частей: кабины машиниста или тамбура средней секции, проставки (кузов над аппаратными камерами), кузова над дизелем, имеющего горизонтальный разъем, и холодильной камеры. Кабина машиниста имеет надежную щумоизоляцию, а лобовые ее окна застеклены трехслойным стеклом. В кабине выполнены лючки естественной вентиляции.

Через люк на крыше проставки можно снять компрессор, а через люки на крыше кузова над дизелем - демонтировать узлы дизеля и вынуть аккумуляторные батареи. Люк на крыше холодильной камеры позволяет. при помощи специального приспособления демонтировать гидропривод* вентилятора.

На тепловозах типа ТЭ10М, так же как и на тепловозах серий 2ТЭЮЛ и 2ТЭ10В, в качестве силовой установки применен дизель-генератор 10Д100 мощностью 2206 кВт, состоящий из двухтактного дизеля 10 ДН 20,7/2 Х25,4 с газотурбинным наддувом и тягового генератора постоянного тока ГП-311Б, смонтированных на единой поддизельной раме и соединенных между собой полужесткой пластинчатой муфтой. Дизель работает на дизельном топливе, поступающем из топливного бака (вместимость 7300 л), расположенного под главной рамой тепловоза в средней ее части и соединенного с дизелем системой топливопроводов через фильтры и топливоподогреватель.

Пуск дизеля осуществляется от щелочной аккумуляторной батареи, расположенной в четырех отсеках (ящиках) внутри кузова тепловоза. Аккумуляторная батарея состоит из 46 элементов. От аккумуляторной батареи питается радиостанция 42 РТМ-А2-ЧМ, установленная в кабине машиниста, и система локомотивной сигнализации (АЛСН), а также при неработающем дизель-генераторе - цепи управления и освещения. Выработанный тяговым генератором постоянный ток подается на шесть тяговых электродвигателей ЭД-118А или ЭД-118Б, которые через одноступенчатые тяговые редукторы с упругими ведомыми зубчатыми колесами приводят во вращение колесные пары тепловоза. Необходимый диапазон использования постоянной мощности дизеля по скорости тепловоза достигается ослаблением возбужде ния тяговых двигателей автоматически в зависимости от режима работы тягового генератора и тяговых электродвигателей в две ступени -36 и 60%.

Воздух для дизеля поступает через подвижные жалюзи и двухступенчатые фильтры непрерывного действия. Первая ступень очистки - кассеты, состоящие из набора металлических сеток, заключенные во вращающуюся в масляной ванне обойму. Частота вращения примерно 1-2 об/ч. Вторая ступень - неподвижные кассеты из набора металлических сеток. Степень очистки воздуха от пыли 96-97%. Подвижные жалюзи и система блокировки позволяют забирать воздух как снаружи, так и изнутри кузова. При этом жалюзи закрывают, а очистка воздуха происходит только во второй ступени.

Вода дизеля охлаждается по двухконтурной системе в холодильной камере, оборудованной радиаторными секциями, расположенными в два яруса и в один ряд, при помощи вентилятора, который просасывает наружный воздух через боковые жалюзи и секции радиатора. Управление вентилятором холодильника, а также боковыми и верхними жалюзи осуществляется как автоматически, так и дистанционно при помощи тумблеров.

Вентилятор холодильника приводится во вращение через систему валов с пластинчатыми муфтами, задний распределительный редуктор и гидропривод вентилятора. Масло дизеля охлаждается в водомасляном теплообменнике. Тяговые двигатели охлаждаются воздухом, нагнетаемым центробежными вентиляторами через каналы, расположенные в главной раме тепловоза. Колеса вентиляторов получают вращение от заднего и переднего распределительных редукторов, на валах которых они установлены.

Применение разъемов в электрической проводке по кузову и в уйлотни - тельных поясах крыши позволяет быстро проводить необходимые работы по снятию люков и съемной части кузова для демонтажа оборудования.

Главная рама испытывает нагрузку от массы всех находящихся на ней агрегатов и сборочных единиц, передает тяговые и тормозные усилия, а также воспринимает динамические нагрузки. Рама тепловоза опирается на две бесчелюстные тележки с односторонним расположением тяговых двигателей «носиками» к середине локомотива для улучшения его тяговых качеств. Тележка имеет упругое поперечное перемещение на ±40 мм относительно рамы тепловоза. Рессорное подвешивание индивидуальное. На двух боковых приливах каждой буксы установлено по тройному комплекту пружин. Кузов опирается на тележки через 8 комплектов резинометаллических опор. Вертикальные колебания надрессорного строения гасятся фрикционными гасителями колебаний.

Рычажная передача тормоза тележки с индивидуальными тормозными цилиндрами для каждой колесной пары. Подаеска тягового двигателя опорно-осевая с моторно-осевыми подшипниками скольжения, система смазки его польстерная. Проходят эксплуатационные испытания тяговые электродвигатели с принудительной системой смазки и подвеской двигателя к раме через обрезиненный поводок.

Конструкция и оборудование кабины машиниста создают хорошие условия для работы локомотивных бригад в соответствии с требованиями промышленной санитарии. Отопительно-вентиляционный агрегат обогревает кабину машиниста в зимнее время и вентилирует в летнее. Испытываются в эксплуатации партии тепловозов с кондиционерами воздуха.

Теплый воздух от отопительно-вентиляционного агрегата подается также на лобовые стекла, предохраняя их от замерзания. Для очистки лобовых стекол от загрязнения во время движения локомотива кабина оборудована установкой для обмыва лобовых стекол и стеклоочистителями с пневмати ческим приводом. Песочная система позволяет для экономии песка подавать его при необходимости только под переднюю колесную пару.

Противопожарные средства состоят из воздухопенной установки, ручных огнетушителей в кабине машиниста и дизельном помещении. Воздухопен - ная противопожарная установка имеет два поста управления, которые расположены в холодильной камере и около тягового генератора слева по ходу тепловоза. Кроме того, тепловоз оборудован автоматической пожарной сигнализацией, радиостанцией, переговорным устройством, автоматической локомотивной сигнализацией. На тепловозах применена комплексная про - тивобоксовочная система, позволяющая повысить коэффициент использования сцепного веса, обеспечить защиту тяговых двигателей от разносного боксования и кругового огня, уменьшить расход песка, износ бандажей и рельсов, а также склонность тепловоза к боксованию.



1. Определение и выбор основных параметров локомотива

1.1 Сцепной вес секции

Сцепной вес секции (P_сц) зависит от величины допустимой статической нагрузки от оси на рельсы (в случае для тепловоза 3ТЭ10М, 2П=220кН) и числа осей локомотива. Сцепной вес определяет тяговые возможности локомотива в режиме трогания с места и разгона. Для грузового тепловоза сцепной вес рекомендуется принимать максимально возможным исходя из значений статической нагрузки от оси на рельсы путём подбора или балансировки. В общем виде формула для расчёта сцепного веса локомотива выглядит следующим образом:

Р_сц=nос*a*(2П) (1)

где n_ос - число сцепных осей локомотива;

а - коэффициент, учитывающий род службы локомотива (для грузового локомотива а =1)

Служебный вес секции локомотива Р_сл - это его полный вес с учётом веса локомотивной бригады, и двух третьих веса запаса топлива и песка. У локомотива, все оси которого являются ведущими:

P_сл=Р_сц (2)

поэтому для локомотива 3ТЭ10М сцепной вес равен:

Р_сл=220кН*1*6=1320кН.

P_сл=Р_сц=1320кН



1.2 Диаметр движущих колёс

тепловоз магистральный локомотив тяговый

Диаметр движущих колёс (D_к) является важнейшим размером, влияющим на конструкцию тележки, тяговые и динамические качества локомотива. При установлении D_k прежде всего, необходимо руководствоваться соображением прочности и унификации колёсных пар. Повышение D_к увеличивает необрессоренную массу колёсной пары и тем самым способствует росту динамических сил в системе «колесо-рельс». При этом также увеличивается высота центра тяжести тележки и тепловоза относительно головки рельса. По условиям прочности D_к локомотива 3ТЭ10М определяется формулой:

D_к= 2П/(2 р), мм (3)

где 2П - статическая нагрузка от оси на рельс, кН;

(2 р) - допустимая нагрузка, приходящаяся на 1 мм диаметра колес, кН/мм (для грузового и маневрового локомотива (2 р)= от 0,24 до 0,27 кН/мм).

Для локомотива 3ТЭ10М диаметр движущих колёс равен:

D_к= 220/0,27=880 мм

Окончательное значение D_к должно быть согласовано с требованиями унификации (для локомотивов шириной колеи 1520 мм диаметр колеса равен 1050 мм или 1250 мм).

1.3Длина магистрального локомотива по осям автосцепок

Длина магистрального локомотива по осям автосцепок (L_л.) пропорциональна его мощности. Но длина секции не должна превышать ремонтный стойл депо. Минимальная длина секции ограничена прочностью путевых сооружений и определяется по формуле:

L_min=P_сц/(q_n), м (1)

Где (q_n)? допустимая нагрузка на единицу длины пути (принимается (q_n)=88,5кН/м)

L_min=1320/88,5=14,9 м

Длина магистрального локомотива по осям автосцепок равна:

При N_e=3000 кВт: L_л=8*N_e(1?0,00008*N_е), м (2)

L_л=8*3000 (1 ?0,00008*3000)=18,24 м

Для оценки длины маневрового локомотива следует воспользоваться параметрами локомотива - аналога (серийный локомотив, наиболее близкий к проектируемому по эффективной мощности энергетической установки N_е и устройству передачи):

L_п=L_л*(N_e/N_e(аналог), м (3)

L_п=14,9*(3000/2900)=15,3 м

1.4 Компоновка оборудования локомотива

Компоновка оборудования локомотива характеризуется весьма насыщенным использованием рабочего пространства как внутри кузова, так и в районе ходовой части экипажа. При этом рама связующей частью кузовной и подкузовной частей локомотива. Указанное соображение характеризует уравнение габаритного баланса локомотива (Рис. 1)

L_маш+L_охл+n_каб*L_каб = 2*L_каб+L_мт+2*L_св (1)

n_каб - число кабин машиниста

Рис. 1 - расположение основных элементов кузова и подкузовных частей тепловоза

Длина машинного отделения зависит от мощности и габаритов силовой установки

L_маш=(N_e*10^-3+8,5) / (0,76-0,74*Ne*10^-5), м (2)

L_маш=(3000*10^-3+8,5) / (0,76*3000*10^-5)=15,75 м

Длина охлаждающего устройства L_охл=2,0 м

Длина кабины машиниста с учётом норм техники безопасности и производственной санитарии L_каб=2,0 м

Длина тележки L_тел связана с общей длиной, мощностью и осевой формулой локомотива:

L_тел=(1,7…1,9)*n_ост, м (3)

L_тел=1,7*3=5,1 м

Длина межтележного пространства 1 мт зависит от габаритов топливного бака помещённого в нём топлива:

L_мт=(0,5…0,6)*P_топ, м (4)

L_мт=0,5*18,9 = 9,45 м

Где P_топ - масса топлива в топливн. баке (для тепловоза 3ТЭ10М, P_топ=18,9 т)

Длину свесов рамы локомотива L_св рекомендуется принимать равной 1,25 м.

При компоновке охлаждающего устройства по традиционной схеме его длина ориентировочно может быть с помощью следующей зависимости:

L_охл=5,6 * 10^-4*N_e +1,14, м (5)

L_охл=0,00056*3000+1,14=2,82 м

Составляем габаритный баланс локомотива по формуле (5), получаем:

15,75+2,82+2*2=2*5,1+9,45+2*1,25

22,57?22,15

Баланс мощности приблизительно сошёлся.

Максимальная ширина строительного очертания локомотива В_л ограничена заданных габаритом подвижного состава. Основные размеры габаритов подвижного состава по ГоСТ 9238-83 даны на рисунке 2.

Габарит	Высота	Ширина, мм	Назначение
Т 1? Т	5300 5300	3700 3400	Для сети железных дорог РФ



Рис. 2 - Совмещённые габариты приближения строений и подвижного состава (Т)

Ширина локомотива В_вл назначается с учётом величины возможных поперечных перемещений кузова относительно тележки и тележки относительно оси пути е, определяемой в соответствии с ГоСТ 9238-83

В_л=2*(В₀ ? е), мм (6)

где В₀ - половина размера ширины подвижного состава в соответствии с габаритом, мм

Ориентировочное значение е принимается в долях размера В₀(е=180 мм)

В_л=2*(1700-180)=3040 мм

Максимальная высота локомотива Н_л также принимается несколько меньше по сравнению с размером габарита Н₀. Это необходимо потому, что в процессе эксплуатации при расходовании топлива и песка уменьшается нагрузка на рессорное подвешивание и происходит некоторое увеличение высоты локомотива.



Н_л= Н₀? д (7)

Н_л=5300?217=4982 мм

Значение д рассчитывается, исходя из устройства и параметров рессорного подвешивания. В данной работе принимается в долях H₀.

д = 0,05*5300=318



2. Составление принципиальной схемы, анализ и выбор оборудования экипажа

2.1 Кузов тепловоза

На тепловозе 3ТЭ10М применен кузов не несущей конструкции, в котором размещено все оборудование. Он состоит из следующих основных соединенных между собой частей: кабины машиниста 1 (вместо нее на средней секции тепловоза установлен тамбур), проставки 2 (часть кузова над аппаратными камерами), кузова над дизель-генератором 5, холодильной камеры 6.

Перед установкой на раму тепловоза кабину соединяют сварными швами с проставкой, образуя блок кабины с проставкой. Блок кабины с проставкой приварен по наружному контуру к обносному швеллеру 13 рамы тепловоза (сечение А - А), аналогично приварена холодильная камера.

Кузов над дизель-генератором установлен на специальных прокладках 16 (сечение Б - Б), набором которых обеспечивается высота кузова по верхнему очертанию крыши, одинаковая с высотой проставки и холодильной камеры. Прокладки приварены к раме тепловоза и кузову. Для компенсации разницы длин (с учетом допусков) рамы и частей кузова, устанавливаемых на ней, в местах стыковки кузова с холодильной камерой предусмотрена установка шайб регулировочных 22 (сечение Г - Г) по разъему съемной части кузова, а в нижней части зазор устраняют приваркой угольника 28 внутри и планки 26 снаружи. Внутри кузова эти стыки закрыты облицовками 29, а снаружи планками 27. Причем в верхней съемной части кузова под планки 27 установлены прокладки парусиновые 23 для обеспечения герметизации кузова. Для устранения зазоров между нижней частью кузова и обнос, - ным швеллером рамы приварена стальная лента 17. При окончательной сборке тепловоза места стыков закрывают облицовочными листами. Эти листы с левой стороны по ходу тепловоза приварены к угольникам 11, а с правой листы 12 (съемные) прикреплены болтами 14 для обеспечения доступа к тормозным трубам, смонтированным в обносном швеллере.

Кузов представляет собой каркас, сваренный из стальных гнутых и катаных профилей (уголков, швеллеров и др.), обшитый снаружи приварными стальными листами 25 толщиной 1,5-2,5 мм, а внутри съемными стальными листами 18 толщиной 1 мм, которые прикреплены к каркасу кузова самонарезающими шурупами 19. Для наиболее удобного демонтажа и монтажа дизель-генератора при установленном кузове верхняя часть его, включая крышу и часть боковых стенок, выполнена съемной. Горизонтальный разъем боковых стенок расположен на высоте 1010 мм от рамы тепловоза. Съемная часть кузова прикреплена болтовыми соединениями 20. В крыше кузова предусмотрены люки, закрытые снаружи крышками люков 8, 10 и др. Между крышками люков 8, 10 балочки съемные, поэтому общий проем в крыше обеспечивает демонтаж и монтаж дизель-генератора через крышу. В крышках 8 а 10 имеются четыре люка с крышками 9, открывающимися из дизельного помещения, для демонтажа аккумуляторных батарей. Люки снизу оборудованы съемными решетками, не допускающими выход обслуживающего персонала на крышу. Решетки снимаются при ремонтах для монтажных и демонтажных работ. На крыше проставки имеется люк для выемки компрессора и других агрегатов, на крышке 3 которого подвешен резервуар противопожарной установки и установлен вентилятор для кузова. На крыше перед холодильной камерой имеется люк для выемки теплообменника и другого оборудования, расположенного в этом районе кузова. Крышки люков оборудованы резиновыми уплотнениями, которые после затяжки болтов обеспечивают плотность. Герметичность крыши и плотность по люкам проверяются дождеванием (поливом воды), протекание воды не допускается.

Для естественного освещения оборудования внутри тепловоза в стенках кузова и в дверях предусмотрены окна, застекленные плоским закаленным

Рис. 3 Кузов тепловоза типа ТЭ10М

1 - кабина машиниста; 2 - проставка; 3, 8, 9, 10 - крышки люков; 4 - дверь; 5 - кузов над дизель-генератором; 6 - холодильная камера; 7 - тамбур переходной; 11 - угольник; 12, 15 - облицовочные листы; 13 - обносной швеллер рамы; 14 - болт; 16 - прокладка; 17 - лента; 18 - лист внутренней обшивы; 19 - шуруп самонарезаюший; 20, 24 - болтовые соединения; 21 - зиг продольный; 22-шайба регулировочная; 23 - прокладка парусиновая; 25 - лист наружной обшивы; 26 - планка; 27 - планка облицовочная; 28 - угольник; 29 - облицовка.



2.2 Главная рама

Сварная рама передает тяговые усилия, тормозные силы, динамические и ударные нагрузки, воспринимает вес оборудования, размещенного в кузове тепловоза. Основные силовые элементы рамы - две хребтовые балки, выполненные из двутавров, верхняя и нижняя полки которых усилены приваренными полосами. Наружный контур рамы изготовлен из швеллера. Концы хребтовых балок соединены стяжными ящиками, отлитыми из стали. В ящиках размещены фрикционные аппараты ударно-тяговых устройств. Для придания необходимой жесткости раме хребтовые балки по всей длине связаны поперечными перегородками. Одновременно хребтовые балки соединены

с обносным швеллером кронштейнами. Низ и верх рамы обшиты стальными листами е вырезами, обеспечивающими монтаж оборудования на раме. В передней части рамы имеется углубление для установки двухмашинного агрегата, а в задней - гидропривода вентилятора холодильника.

В средней части рамы расположен поддон для установки дизель-генераторов. Аккумуляторные ящики приварены к настилу рамы между обносным швеллером и хребтовыми балками. На нижний настил внутри рамы уложены кондуиты, в которые затягивают электрические кабели. Снизу рамы на специально усиленных местах приварены два шкворня, через которые передаются горизонтальные нагрузки от тележек тепловоза. Вокруг каждого шкворня расположены четыре опоры.



Рис. 4 Главная рама тепловоза типа ТЭ10М.

1 - ударно-тяговые приборы; 2, 3-балласты; 4-кронштейн для подъема на домкратах; 5-кронштейн для крепления топливного бака; 6 - ящик для аккумуляторов; 7 - желоб; 8 - стяжной ящик; 9 - кондуиты; 10 - каналы нагнетательные; 11 - заглушка; 12-кольцо шкворня; 13 - шкворень; 14 - полоса усиливающая; 15 - хребтовая балка; 16 - швеллер обносной; 17 - обечайка; 18 - стакан; 19 - кольцо опорное; 20 - кронштейн для крепления путеочистителя; 21 - балласт дополнительный; I-передняя часть рамы средней секции тепловоза.

2.3 Кабина машиниста

Кабина машиниста предназначена для размещения бригады, а также приборов и оборудования, необходимых для управления тепловозом и поездом. Кабина выполнена удобной для обслуживающего персонала и соответствующей требованиям безопасной работы.

Внешне кабина (рис. 5) имеет красивые очертания с учетом требований аэродинамики. На лобовой части по вертикальной оси симметрии расположен прожектор 4, прикреплены четыре стальные полосы 8, покрытые дневной флюоресцирующей эмалью марки АС-554 общей площадью более 1,2 м², предусмотрены поручни 3, ступеньки, а также ниши 7 для ног, позволяющие обслуживающему персоналу заправлять песком передние бункера через горловины 2 и ухаживать за лобовой частью тепловоза. На лобовой части также имеются жалюзи 5 для всасывающего канала отопительно-вентиляционного агрегата и эмалированный накладной номер 6 тепловоза. Внутренние размеры кабины и размещенное оборудование обеспечивают одновременное присутствие машиниста, помощника машиниста и машиниста-инструктора. Имеются два удобных кресла для машиниста и его помощника и ниши для ног. На задней стенке закреплено откидное сиденье для машиниста-инструктора. Окна кабины обеспечивают видимость пути следования, путевых сигналов, соседних путей и состава. В лобовых окнах 1 вставлены безосколочные многослойные повышенной прочности стекла толщиной 15 мм по ТУ 21. 54. 01-76. На лобовых стеклах снаружи установлены стеклоочистители и устройства для обмыва стекол. Изнутри по всей ширине окна установлены шторки, регулируемые по высоте, защищающие лицо от солнечных лучей. При необходимости лобовые стекла могут обогреваться теплым воздухом от отопительно-вен - тиляционного агрегата.

Боковые окна в кабине машиниста как со стороны машиниста, так и со стороны его помощника выполнены таким образом, что они могут быть открыты перемещением вперед подвижной секции окна за рукоятку и, кроме того, на подвижной секции окна может быть открыта примерно на 90° наружу тепловоза поворотная часть окна, которая защищает машиниста (или его помощника) от встречного ветра. В закрытом положении поворотная часть удерживается двумя фиксаторами сверху и снизу, а открытое положение фиксируется откидным подлокотником, который крепится на планках. Закрытое положение (крайнее заднее) подвижной секции окна предохраняется от самопроизвольного открывания защелкой. Движение осуществляется по двум направляющим планкам, приваренным к каркасу окна снизу и сверху. По контуру стекла герметизируются резиновым специальным профилем с уплотняющим профилем, а также в отдельных местах резиновой П-образной лентой оконной. В боковых окнах стекла плоские закаленные толщиной 5 мм по ГОСТ 5727-75. Изнутри по нижнему краю открывающегося окна устанавливаются мягкие подлокотники, откидывающиеся внутрь кабины.

Каркас кабины изготовлен из стальных катаных и гнутых профилей, сваренных между собой электросваркой. Снаружи кабина обшита приваренными к каркасу стальными листами толщиной 2,5 мм, а внутри - алюминиевыми перфорированными листами толщиной 2 мм, прикрепленными к каркасу самонарезающими шурупами. Для обеспечения хорошей шумоизоляции и теплоизоляции кабины машиниста внутренние поверхности листов наружной обши - вы и каркаса покрыты мастикой противошумной №579 ТУ6.10.1268-72 слоем толщиной не менее 3 мм, а между листами наружной и внутренней обшивы в каркас устанавливаются пакеты из стеклоплиты ПТО-75 ГОСТ 10499-78, обтянутой полиамидной пленкой ПК-4 ТУ6.05.1775-76, а также маты тканевые из стекловолокна марки ТСТ2 или ТСТЗ по ТУ6.11.118-75 с помещенной внутри синтетической ватой по ТУ17.УССР. 2726-74. Эти материалы негорючи, имеют небольшую объемную массу и удовлетворяют требованиям по шумо- и теплоизоляционным свойствам при заданных для тепловоза температурах от +40° до -50°С. К перфорированным листам со стороны шумоизо - ляционных наполнителей приклеена стеклоткань, а на каркас под эти листы прямо на мастику уложены полосы термошумоизоляционного картона. Для обслуживания трубопроводов и оборудования, расположенных под полом кабины машиниста, не закрытая пультом и столиком помощника машиниста часть пола выполнена съемной, отдельными щитками. Щитки толщиной 100 мм с шумоизоляцией внутри, причем верхний лист щитка изготовлен из фанеры толщиной 20 мм. Полы под пультом и столиком несъемные.

Рис. 5 Кабина машиниста тепловоза типаТЭ10М.

1 - лобовое окно, 2 - горловина песочного бункера, 3 - поручень, 4 - прожектор, 5 - жалюзи всасывающего канала, 6 - накладно! номер тепловоза, 7 - ниша для ног, 8-полоса, 9 - пол кабины, 10 - боковое окно, II - дверь.

Рис. 6 Расположение оборудования в кабине машиниста тепловоза типа ТЭ10М

1 - бытовой холодильник, 2 - панель приборов, 3 - держатель; 4 - пульт радиостанции и переговорного устройства; 5 - зеркало обзора состава; 6 - шторка; 7 - дверка корпуса прожектора; 8 - графикодержатель; 9-пульт управления; 10 - лампа подсветки шкалы скоростемера; 11 - скоростемер; 12-край машиниста; 13-панель сигнальных ламп; 14-пепельница; 15 - сиденье откидное; 16 - кресло машиниста.



2.4 Конструктивные особенности тележки

На тепловозе применена бесчелюстная трехосная тележка с одноступенчатым индивидуальным рессорным подвешиванием (рис. 8). Чтобы улучшить динамические характеристики экипажа, тяговые электродвигатели тележки развернуты в одну сторону. Рама тележки выполнена из двух сварных боковин 1 и 4 прямоугольного коробчатого сечения, трех междурамных креплений 20, концевой балки и шкворневой балки 10. К внешним плоскостям боковин приварены кронштейны гасителей колебаний 6. К нижним листам боковин приварены литые кронштейны 14 с трапециевидными вырезами для крепления поводков букс. К нижней полке боковины крепятся опоры пружин рессорного подвешивания.

На верхней полке приварены усиливающие накладки для крепления опор - но-возвращающего устройства. К междурамным креплениям приварены литые кронштейны 18 подвески тяговых электродвигателей.

Рис. 7 Тележка тепловоза типаТЭ10М.

1, 4 - боковины; 2 - кожух тяговой передачи; 3 - моторно-осевой подшипник; 5 - узел буксовый; 6 - гаситель колебаний; 7 - устройство опорно-возвращающее; 8 - центр колесный; 9 - бандаж; 10 - балка шкворневая; 11 - подвеска; 12 - комплект пружин; 13 - тяга; 14 - кронштейн; 15 - рычажная передача тормоза; 16 - поводок буксовый; 17 - цилиндр тормозной; 18 - кронштейн подвески тяговых электродвигателей; 19 - электродвигатель тяговый; 20 - крепление междурамное.

Шкворневая балка 10 в средней части имеет форму коробки, в которую устанавливается ползун, служащий для жесткой передачи горизонтальных продольных сил и упругой передачи горизонтальных поперечных сил. Внутри всех коробчатых элементов рамы тележки вварены ребра жесткости.

2.5 Рама тележки

Рама тележки предназначена для размещения колесно-моторных блоков (КМБ) с рессорным подвешиванием, тормозного исполнительного оборудования, опорных устройств надтележечного строения и механизма передачи силы тяги на кузов тепловоза. При эксплуатации рама тележки, кроме статических нагрузок от массы кузова с оборудованием, силы тяги (торможения) и реакций от ТЭД, подвергается большим динамическим вертикальным и горизонтальным нагрузкам. Поэтому конструкция рамы тележки по основным элементам должна иметь на основании эксплуатации тележечных локомотивов и принятой ВНИИЖТ методике расчета коэффициент запаса прочности не менее двух и 1,2 по пределу текучести материала при проверке ее на возможное соударение с продольным ускорением до 3^.

Рама тележки (рис. 8) сварной конструкции. Основу рамы образуют две боковины 12 и 15, жестко связанные поперечными балками 7,8 и 10, переднее концевое крепление 14 и шкворневая балка 9. Боковина представляет собой замкнутый профиль коробчатого сечения, сварена из стальных листов толщиной: боковых 10 мм, верхнего 14 мм, нижнего 22 мм. Сверху на боковины установлены платики 13 опор, снизу приварены подкладки 16 под пружины, литые кронштейны 3 и 1 с трапециевидными пазами для крепления буксовых поводков и установки опор пружин. Для повышения усталостной прочности (снижения коэффициентов концентрации) к нижнему несущему листу боковины кронштейны приварены внахлестку фланцами, имеющими минимальную толщину и параболическую форму поперечных граней. Кроме того, после приварки кронштейнов зоны основания сварных швов подвергаются механическому упрочнению с помощью наклепа. Внутри боковин установлены диафрагмы, приваренные к боковым листам для увеличения жесткости сечения в местах примыкания поперечных балок междурамного крепления. Снаружи на вертикальные листы боковин через подкладки приварены корпуса 2 фрикционных гасителей колебаний, кронштейны 4 тормозных цилиндров. В боковинах по нейтральной оси имеются сквозные овальные отверстия, усиленные полыми вставками 6 для прохода горизонтальных рычагов рычажной передачи тормоза.

Поперечные балки 7,8 и 10 междурамного крепления сварной конструкции также замкнутой коробчатой формы выполнены из стальных листов толщиной 14 мм и жестко связывают между собой боковины. Своими вертикальными ребрами поперечные балки приварены к внутренним боковым листам и специальным выступам нижних листов боковин. Сверху приварены проставочные листы И, которые связывают поперечные балки с верхними листами боковин, образуя замкнутое сварное междурамное крепление. К нижним листам поперечных балок приварены литые кронштейны 5 для опор ТЭД.

На средние балки междурамного крепления сверху строго на продольной оси рамы установлена и закреплена с помощью электросварки продольная шкворневая балка 9, литая из стали 20ЛП ГОСТ 977-75. Шкворневая балка имеет в средней части массивное шкворневое гнездо и развитые горизонтальные полки по концам для повышения жесткости ее крепления, так как через нее и шкворень передается сила тяги на раму тепловоза. В шкворневом гнезде монтируется подвижной в поперечном направлении шкворневой узел тележки, а в боковых стенках гнезда выполнены отверстия для установки пружинных комплектов упругих упоров шкворневого узла.

Передняя концевая балка 14 выполнена сварной, коробчатого сечения, неотъемной, но изогнутой в средней части для удобства демонтажа фрикционного аппарата автосцепки. Она своими торцами при помощи электросварки сопрягается с боковинами, связывая их для придания жесткости, и несет на себе кронштейны тормозной рычажной передачи тележки.

Рис. 8 Рама тележки тепловоза типаТЭ10М.

1, 3,4, 5 - кронштейны; 2 - корпус гасителя; 6 - полые вставки боковин;

7, 8, 10 - поперечные балки; 9 - шкворневая балка; 11 - проставочные листы; 12, 15-боковины; 13 - платики опор; 14 - концевое крепление;

16 - подкладки под пружины.



2.6 Колёсная пара

Колесную пару тепловоза образуют два напрессованных на ось колесных центра с бандажами. Рабочие поверхности оси для повышения усталостной прочности и уменьшения износа накатаны. Структура стали оси контролируется ультразвуковой дефектоскопией, а состояние поверхности - магнитной дефектоскопией. В один торец оси в центровое сверление запрессовывается стальная втулка привода скоростемера. С противоположного торца на ось напрессована в нагретом состоянии ступица ведомого зубчатого колеса тяговой передачи с натягом 0,18-0,22 мм. Колесные центры изготовлены из стальной отливки и напрессованы на ось с натягом между посадочными поверхностями оси и центра 0,18-0,3 мм. При напрессовке центров снимается диаграмма усилий.

На наружный диаметр центра в горячем состоянии до упора в бурт с натягом 1,3-1,6 мм насажен бандаж. В выточку бандажа заводится и закатывается бандажное кольцо. Сформированная колесная пара должна соответствовать требованиям Инструкции по освидетельствованию, ремонту и формированию колесных пар локомотивов и электросекций, утвержденной ЦТ МПС. При принудительном смазывании моторно-осевого подшипника для привода шестеренного насоса, подающего масло в моторно-осевой подшипник, на оси колесной пары установлена ведущая шестерня.



Рис. 9 Колёсная пара тепловоза типа ТЭ10М.

1 - ось, 2 - колесный центр, 3 - зубчатое колесо, 4 - бандажное кольцо, 5 - бандаж, 6 - втулка, 7 - разъемный венец колеса привода насоса, 8 - лабиринтное кольцо.

2.7 Ударно-тяговое приборы

Ударно-тяговыми приборами на тепловозе являются автосцепки с поглощающими аппаратами, которые установлены на переднем и заднем стяжных ящиках рамы по продольной оси тепловоза. Они предназначены для соединения локомотивных секций между собой и с вагонами, для передачи и смягчения продольных тяговых и ударных нагрузок, действующих во время движения и торможения поезда. Соединение автосцепок выполняется автоматически, а для их рассоединения без захода сцепщика между секциями установлены расцепные рычаги. Ударно-тяговые приборы (рис. 178) состоят из следующих основных узлов: автосцепки СА-3; устройства упряжного; устройства центрирующего; привода расцеп-ного. Автосцепка 8 имеет корпус, в котором размещены детали механизма сцепления. Хвостовик корпуса пустотелый, на его конце имеется отверстие для клина. Устройство упряжное предназначено для передачи от автосцепки на раму тепловоза ударно-тяговых усилий и смягчения их действия. В его состав входят плита упорная 4, аппарат поглощающий 3, хомут тяговый 2, клин 6 тягового хомута. Плита 4 передает усилия от корпуса автосцепки поглощающему аппарату при сжатии автосцепки или переднему упору стяжного ящика рамы при тяге за автосцепку. Аппарат поглощающий 3 предназначен для смягчения продольных сил, действующих на автосцепку в процессе эксплуатации. Хомут тяговый 2 передает тяговое усилие от корпуса автосцепки поглощающему аппарату. Клин тягового хомута соединяет хвостовик автосцепки с тяговым хомутом, передает тяговые усилия от автосцепки тяговому хомуту. Передним упором для плиты упорной 4 и задним упором для поглощающего аппарата, а также боковыми направляющими служат поверхности стяжного ящика рамы тепловоза. Планка 1 является опорой для тягового хомута с поглощающим аппаратом и упорной плитой. Планка прикреплена к стяжному ящику с помощью болтового соединения.

Устройство центрирующее обеспечивает необходимые отклонения сцепленных автосцепок в горизонтальной плоскости, а также установку их в центральное положение. Оно состоит из балочки центрирующей, служащей опорой для корпуса автосцепки, и двух маятниковых подвесок, укрепленных на кронштейне 5.

Привод расцепной предназначен для расцепки и постановки механизма автосцепки в положение «на буфер» (выключение механизма сцепления). Он состоит из рычага расцепного, цепи 7, кронштейна фиксирующего, кронштейна поддерживающего. Короткое плечо расцепного двуплечего рычага цепью соединено с валиком подъемника сцепного механизма автосцепки, а второе плечо служит рукояткой для сцепщика. В кронштейне поворачивается и фиксируется расцепной рычаг в исходном положении и при постановке «на буфер». Для расцепления автосцепок рукоятку рычага поднимают вверх, выводя плоскую его часть из паза фиксирующего кронштейна, и затем поворачивают против часовой стрелки до отказа, пока механизм автосцепки не установится в расцепленное положение, после чего рукоятку ставят в первоначальное положение, чтобы плоская часть рычага вошла в паз. В результате механизм будет находиться в расцепленном состоянии до разведения автосцепок. Расцепленное положение сомкнутых автосцепок определяется по выходу сигнального отростка замка механизма сцепления из корпуса автосцепки. Для постановки механизма автосцепки «на буфер» рычаг поворачивают так же, как и для расцепления, и затем перемещают его от себя по направлению стержня рычага, пока рукоятка своей плоской частью не ляжет на полочку фиксирующего кронштейна. В этом случае расцепной привод будет удерживать замок в утопленном положении и, следовательно, при смыкании автосцепок поглощающий аппарат будет работать как буфер, а сцепления не будет. При полностью собранном автосцепном устройстве головка автосцепки, соединенная с тяговым хомутом, усилием руки человека должна отклоняться на маятниковых подвесках из центрального положения в крайнее и под действием собственной массы возвращаться в центральное положение.

Рис. 10 Ударно-тяговые приборы тепловоза типа ТЭ10М.

1 - планка; 2 - хомут тяговый; 3 - аппарат поглощающий; 4 - плита упорная; 5 - кронштейн; 6 - клин тягового хомута; 7 - цепь; 8 - автосцепка СА-3.



3. Выбор, компоновка и развеска оборудования на локомотиве

Для определения весогабаритных характеристик основных узлов и оборудования следует ориентироваться на аналогичные параметры тепловоза прототипа. Для выполнения развески проектируемого тепловоза в курсовой работе достаточно выбрать 8-10 основных узлов, образующих верхнее строение тепловоза, и тележки с элементами тягового привода. Развеска позволяет определить положение центра тяжести верхнего строения тепловоза и распределение нагрузок по его тележкам и колёсным парам.

Развеска тепловоза

При проектировании тепловоза необходимо разместить оборудование в кузове и на тележках так, чтобы обеспечить равенство нагрузок по колесным парам и по колесам левой и правой стороны.

Эти расчеты называются развеской тепловоза, в первом случае продольной, во втором - поперечной.

Таблица 1. Весовая ведомость тепловоза 3ТЭ10М

№ п/п	Наименование узла (группы деталей)	Вес G, кН	Плечо L, м	Момент М, кН
1	Кабина машиниста	4	1,5	6
2	Рама тепловоза	77,1	9,4	724,74
3	Выпрямительное оборудование	10	5,5	55
4	Стартер генератора	7,8	6,3	49,14
5	Тяговый генератор	58,8	6,5	382,2
6	Дизель	217	9,4	2029,8
7	Высоковольтная камера	60,10	3,2	92,8
8	Электродвигатель компрессора	3	14,4	43,2
9	Шахта холодильника	50	17,4	970
	Итого	453		4262,68

X_цт=?M_i / ? G_i,



X_цт = 4262,68 / 453,7=9,28 (м)

Несовпадение центра тяжести X_цт и геометрического центра тяжести верхнего строения тепловоза ?Х можно определить из выражения, мм

?Х = |Х¹_цт ? X_цт |

где X_цт - центр тяжести тепловоза, м

Х¹_цт = L_т / 2

Х¹_цт =18,8/2=9,4 (м)

?Х =|9,4?9,28|=0,12 (м)

Определим равномерно ли распределена нагрузка на колёсные пары и рамы тележек локомотива. Для нагрузок на тележки используют уравнение статики. В соответствии со схемой сил, показанной на схеме для определения неравномерности распределения нагрузок по тележкам локомотива, уравнение проекций всех сил на вертикальную ось Z будет иметь вид:

P_А+Р_Б??G_i=0 (1)

Уравнение моментов этих сил относительно точки «О» иметь вид:

P_А+Р_Б??G_i * X_цт =0 (2)

где P_А и Р_Б - реакция в мнимых опорах тележек, вызванные действием силы (веса) ?G_i верхнего строения тепловоза, кН; L_А и L_Б - расстояние от оси моментов Z до мнимых опор А (первой по ходу) и Б второй тележек, м.

Из уравнения (1):

P_А= ?G_i ? Р_Б (3)

Подставим (3) и (2) и найдём из получившегося уравнения Р_Б:

Р_Б= ?G_i(Х_цт - L_А) / (L_Б - L_А)

P_Б=453,7 (9,28 - 4,2) / (14,1 - 42,2) = 232,86 (кН)

Подставим Р_Б в уравнение 3, найдём Р_А:

Р_А= 453,7 - 232,86 = 220,84 (кН)

По нормам, применяемым при проектировании тепловоза неравномерность распределния нагрузок ?2П по колёсным парам разных тележек не должна превышать ± 0,03. Величину ?2П определяем по следующей формуле, кН.

?2П=|2П₁?2П₂| / 2П

где 2П₁ - нагрузка от каждой из колёсных пар первой тележки, кН

2П₁ = (Р_А + G_Т) / N_Т

где G_Т - вес тележки тепловоза, кН

N_Т - количество осей в тележке, кН

2П₂ - нагрузка от каждой из колёсных пар второй тележки, кН

2П₁=(220,84+147) / 3 =122 (кН)

2П₂=(P_Б+G_Т) / N_Т

2П₂=(232,86 + 147) / 3 = 126 (кН)

?2П = |122?126| / 230 = 0,017

0,017?0,03 неравномерность распределения нагрузок ?2П по парам разных тележек в пределах нормы.



4. Определение тяговых характеристик тепловоза

Характеристика (рис. 11) построена по расчетным данным для тепловоза, работающего в нормальных атмосферных условиях (при давлении 101,3 кПа, температуре окружающего воздуха +20°С). Расчет выполнен для тепловоза с электродвигателями ЭД-118Б, тягового редуктора с передаточным отношением 4,41 и колесных пар, имеющий диаметр колеса 1050 мм. Линией А на рисунке показано ограничение силы тяги по сцеплению, линией Б - параметры продолжительного режима - длительная сила тяги 245 кН при скорости движения 24,6 км/ч.

Зависимости скорости движения на различных подъемах при расчетной массе состава обозначены линиями В и Г. Тепловоз с поездом такой массы может следовать на площадке со скоростью 93 км/ч, на 9% ₀-ном подъеме - 24,6 км/ч.

Точками отмечены изменения магнитного потока возбуждения тяговых электродвигателей при движении тепловоза. Действительная тяговая характеристика тепловоза приведена в Правилах тяговых расчетов для поездной работы.

Рис. 11 Расчётная тяговая характеристика одной секция тепловоза типа ТЭ10М



1-переход с полного возбуждения (ПП) на ослабленное первой ступени (ОП1); 2-переход с ОП1 на ослабленное возбуждение второй ступени (ОП2); 3-переход с ОП2 на ОП1, 4-переход с ОП1 на ПП.

Общие технические характеристики

Род службы грузовой

Осевая формула 3 (3-3)

Сцепная масса (т) 414

Нагрузка на ось (т) 23

Конструкционная скорость (км/ч) 100

Минимальный радиус кривых (м) 125

Длительный режим

Сила тяги (кгс) 74880

Скорость (км/ч) 24.6

Касательная мощность (л.с.) 6820

Конструкция

Конструкция кузова рамная

Запас топлива (кг) 18900

Запас воды (кг) 4710

Запас масла (кг) 4500

Запас песка (кг) 3018

Длина по осям автосцепок (мм) 50907

Ширина кузова (мм) 3080

Высота (мм) 4948

Ходовая часть

Передаточное число редуктора 4.41

Тяговые электродвигатели ЭД-118Б

Подвешивание ТЭД опорно-осевое

Привод движущих колёсных пар индивидуальный

Тележки бесчелюстные

Колёса бандажные

Диаметр колёс (мм) 1050

Силовая установка

Дизель 10Д100

Номинальная мощность (л.с.) 3000

Тип передачи электрическая

Генератор ГП-311Б

Мощность генератора (кВт) 2000

ЭД-118Б

Масса (кг) 3100

Номинальное напряжение (В) 463

Максимальная частота вращения якоря (об/мин) 2290

Номинальная мощность (кВт) 305

При токе (А) 720

И частоте вращения якоря (об/мин) 585



Список литературы

тепловоз магистральный локомотив тяговый

1. С.П. Филлонов, А.Е. Зиборов, В.В. Ренкунас: Тепловозы 2ТЭ10М, 3ТЭ10М, издательство Траспорт, Москва 1986 год 228 стр.

2. С.П Филиппов, А.И. Гибалов, В.Е. Быковский: Тепловоз 2ТЭ10М, издательство Транспорт 1982 г. 326 стр.

3. С.П. Филлонов, А.Е. Зиборов, В.В. Ренкунас: Тепловоз ТЭ10М. Руководство по эксплуатации, издательство Транспорт, Москва, 1985 год 421 стр.

4. А.А. Пойда, Хуторянский, В.Е. Кононов: Тепловозы. Механическое оборудование. Устройство и ремонт.

5. Технические характеристики

http://scado.narod.ru/th/th_t_3tae10.htm

Размещено на Allbest.ru