Определение основных параметров и компоновка оборудования автономного локомотива (стр. 2 из 7)
I. Выбор основных параметров силовой установки и вспомогательного оборудования локомотива
1.1 Выбор основных параметров силовой установки
Касательная сила тяги определяется из условия равномерного движения поезда с расчетной скоростью (Vр) на расчетном подъеме (iр), когда имеет место равенство сил полного сопротивления движению поезда (Wк) и касательной силы тяги локомотива (Fк):
Fк = Wк = P (ωо’ + iр) +Q (ωо" + iр) (н) (1.1)
где ωо’ и ωо” - основное удельное сопротивление движению локомотива и вагонов, н/кН;
Q и P- вес состава и локомотива, кН.
Для принципиальных расчетов, предусмотренных в курсовой работе, значения ωо’и ωо” можно заменить определенной величиной ωо ≈ωо’≈ ωо", находящееся в пределах 1,2 - 1,4 н/кН, тогда
Fк = Wк = (P +Q). (ωо + iр) (н) (1.2)
Величина P принимается предварительно, исходя из средней нагрузки на ось 23т/ось, примем массу локомотива m=130 тонн, тогда
НМасса состава mгр грузового поезда определяется по исходным данным из уравнения:
(т) (1.3)где Г - годовой грузооборот в обоих направлениях, т. км. бр, Г
т. км. бр; 2nгр - число пар грузовых поездов в сутки, 2nгр=35; Lyo- длина участка обращения локомотивов, т, Lyo=400т. 
тВес грузового поезда определяется из формулы:
(Н) (1.4) 
Н;тогда касательная сила тяги по формуле (1.1):
кНРассчитываем касательную мощность локомотива из формулы:
(кВт), (1.5)где Fк имеет размерность кН, тогда
кВтЭффективная мощность силовых установок тепловоза определяется из формулы:
, (1.6) или 
(1.7)где φмощн - коэффициент полезного использования мощности для тяги, для тепловозов с электрической передачей φмощн =0,7-0,85;
ηтг - коэффициент полезного действия тягового генератора ηтг =0,94-0,96
ηву - коэффициент полезного действия выпрямительной установки ηву =0,99
ηтэд - коэффициент полезного действия тяговых электродвигателей ηтэд =0,91-0,92
ηзп - коэффициент полезного действия тяговой зубчатой передачи ηзп =0,96-0,98
βвсп - коэффициент отбора мощности от силовой установки на вспомогательные нужды βвсп =0,92-0,85
кВтВыбираем тепловоз серии 2ТЭ116, Nе=2250кВт.
Число секций локомотива подсчитывается по формуле:
(1.8)где
- мощность одной секции серийного локомотива. = 11340/ 2250 = 5,04 секцийПринимаем 6 секций. Так как округление количества секций произошло в большую сторону, то возникает запас по силе тяги локомотива, а следовательно, появляется возможность увеличить первоначальный заданный вес состава, определив его расчетное значение по следующей формуле:
(1.9)
где
- уточненное расчетное значение веса состава, кН; 
- расчетная сила тяги выбранного локомотива (при расчетной скорости 
), Н; 
, 
- основные удельные сопротивления движению соответственно локомотива и вагонов при скорости движения , н/кН. 
т1.2 Технико-экономические параметры тепловоза
Значение коэффициента, учитывающего расход мощности на привод вспомогательных агрегатов тепловоза:
(1.10)где
- расход мощности на привод вспомогательных агрегатов 
Значение коэффициента полезного использования мощности дизеля на тяги:
(1.11) 
К.П.Д. тепловоза при номинальном режиме работы дизеля:
(1.12)где
- удельный расход топлива кг/кВт; 
- теплота сгорания топлива, = 42500кДж/кг 
(1.13) 
Значение удельной силы тяги локомотива:
(Н/кВт) (1.14) 
Н/кВтЗначение удельной массы:
(кг/кВт) (1.15)где
- служебная масса 
кг/кВтКоэффициент тяги:
(1.16) 
II. Краткое описание конструкции локомотива
2.1 Анализ конструкции локомотива
Локомотив, как сложная техническая система состоит из совокупности подсистем и элементов, которые взаимосвязаны между собой и выполняют заданные функции, направленные на достижение определенной цели - создание управляемой силы тяги.
Подсистема локомотива могут быть скомпонованы и рассмотрены по иерархическому принципу. Например, подсистемами первого уровня являются наиболее крупные агрегаты, узлы и их совокупности, такие как: силовая установка, экипаж, передача, вспомогательное оборудование. Каждая из подсистем первого уровня в свою очередь состоит из менее масштабных и сложных подсистем второго уровня. Так экипаж образован следующими подсистемами второго уровня: кабины машиниста, главной рамы с кузовом и тележками. Передача тепловоза включает в себя подсистемы второго уровня, такие как тяговый генератор и тяговые электродвигатели. Подсистемами третьего уровня, например для тележки, могут быть рамы тележки, опорно-возвращающие устройства, устройства передачи силы тяги, тяговые электродвигатели, колесные пары и передаточные механизмы, обеспечивающие связь тяговых электродвигателей с колесными парами, а также тормозное оборудование.
Анализируя устройство технических систем, можно рассматривать их до уровня элементов - деталей, изготовленных из одной заготовки. Например, элементами подсистемы третьего порядка колесной пары тепловоза типа 2ТЭ116 являются: ось, колесный центр, бандаж, стопорные кольца и зубчатое колесо тяговой передачи.
Между подсистемами и элементами локомотива имеются определенные связи (отношения), которые с закономерной необходимостью определяют функциональные свойства (качество) системы (локомотива) в целом. Например, связи подсистем и элементов передачи определяют такие функциональные качества локомотива, как сила тяги, скорость, движение, К.П.Д. Связи подсистем и элементов экипажа определяют динамические, тяговые и ходовые свойства локомотива (Рис.1).
При анализе устройства и принципов функционирования локомотива, принимая во внимание вышеизложенные соображения, прежде всего необходимо составить его упрощенную структурно-функциональную схему. Затем следует выделить подсистемы первого, второго и третьего уровней локомотива. Описать принципы и особенности устройства подсистем; приводя их основные технические характеристики. Следующим этапом анализа локомотива должно быть описание функциональных связей подсистем. При этом должно быть составлено общее описание работы как отдельных подсистем, так и технической системы локомотива в целом. Здесь необходимо объяснить смысл и физические принципы преобразования энергии в передаче. Показать принципы управления локомотивом, как человеко-машинной системы, отметив также, каким образом при различных штатных ситуациях (троганье, разгон, выбег, торможение) реализуется управляющее воздействие машиниста на подсистемы локомотива. Проанализировать взаимодействие подсистем экипажа при движении локомотива по прямым и кривым участкам ж. д. пути, пояснив при этом принципы устройства и работы подсистем, относящихся к ходовой части локомотива.