Конструкция тепловоза ТЭП70 (стр. 1 из 7)
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Анализ и расчет исходных данных
2. Компоновочная схема тепловоза
3. Описание компоновочной схемы
4. Описание потока энергии
5. Дизель-генератор 2А-9ДГ
5.1 Конструкция основных узлов дизеля
6. Системы дизеля
6.1 Топливная система
6.2 Масляная система
6.3 Водяная система
6.4 Система вентиляции картера
7. Системы тепловоза, приводы и вспомогательные агрегаты
7.1 Водяная система
7.2 Масляная система
7.3 Топливная система
7.4 Охлаждающее устройство воды, масла и наддувочного воздуха
7.5 Централизованная система воздушного охлаждения электрических агрегатов
7.6 Воздухоочиститель дизеля
7.7 Противопожарная установка
7.8 Приводы вспомогательных агрегатов
8. Электрическое оборудование тепловоза
8.1 Принципиальная схема и основные характеристики электрической передачи
8.2 Электрические машины
8.3 Выпрямительная установка
9. Экипаж тепловоза
9.1 Кузов
9.2 Тележки
9.3 Рессорное подвешивание
9.4 Тормозное оборудование. Песочная система
10. Топливный насос высокого давления
Введение
Коломенский тепловозостроительный завод с 1959 г. разрабатывает конструкции магистральных пассажирских тепловозов и газотурбовозов. В 1960г. заводом был построен пассажирский тепловоз ТЭП60 мощностью по дизелю 3000 л. с. с конструкционной скоростью 160 км/ч. Проведенные в 1961 г. испытания со скоростью движения до 193 км/ч показали хорошие динамические характеристики первого отечественного пассажирского тепловоза. Однако, увеличение веса и скорости пассажирских поездов в 1970-е годы XX века требовало применения на некоторых линиях более мощных, чем ТЭП60 тепловозов. На Приволжской и Октябрьской дорогах стали применять тепловозы 2ТЭП60. Но применение двухсекционных тепловозов вызывало и двукратное увеличение расходов. Требовалось создание тепловоза, имеющего мощность большую, чем ТЭП60, но без значительного увеличения веса тепловоза.
Задачу проектирования тепловоза, отвечающего таким требованиям, выполнила группа конструкторов Коломенского тепловозостроительного завода под руководством Ю. В. Хлебникова.
Первый тепловоз по новому проекту был построен в июне 1973 года. Тепловоз получил обозначение ТЭП70-0001. В 1974—1975 годах были построены тепловозы 0002, 0003, 0004, в 1977—1978 годах 0005, 0006, 0007. Опытные тепловозы ТЭП70 стали поступать в депо Орша Белорусской железной дороги для эксплуатационных испытаний. Тепловоз ТЭП70-0005 прошёл теплотехнические и динамические (по воздействию на путь) испытания.
Кузов тепловоза был изготовлен из низколегированной стали и алюминиевых сплавов. Кузов — несущий, ферменно-раскосного типа. Опирание кузова на тележки через две центральные маятниковые опоры с резиновыми амортизаторами и четырьмя боковыми цилиндрическими винтовыми пружинами. Тележки были выполнены аналогично тележкам тепловоза ТЭП60, но имели отличия ввиду того, что колёсные пары выполнены диаметром по кругу катания 1220 мм.
Опыт, полученный в результате испытаний, дал конструкторам Коломенского завода материал для внесения изменений в конструкцию тепловоза.
1. Анализ исходных данных
Выбор основных параметров силовой установки и вспомогательного оборудования локомотива.
Исходные данные:
Тип передачи мощности: электрический
Длина участка (Loy):470 км
Число пар грузовых поездов в сутки (2n): 15 пары/сутки
Пассажирооборот в обоих направлениях (П): 3,2 млн. чел.
Расчетный подъем (ip): 10
Расчетная скорость (Vр): 52 км/ч
Индивидуальное задание: топливный насос высокого давления.
Q - вес состава, кН.
Q - 7156 [кН]
Р - вес локомотива, кН.
P - 1176 [кН]
P=mгр*g. кН
Q=mсл*g,
где g- ускорение свободного падения (g=9,8-10 м/с)
- служебная масса [т] - 129 [т]Касательная сила тяги определяется из условия равномерного движения поезда с расчетной скоростью (Vр) на расчетном подъеме (iр), когда имеет место равенство сил полного сопротивления движений поезда (Wр) и касательной силы тяга локомотива (Fк):
,кН (1) 
, кНМасса состава пассажирского поезда определяется по исходным данным с учетом числа вагонов в поезде и среднего числа пассажиров в вагоне:
, т (2)где П - годовой пассажиропоток, чел.;
2nпасс - число пар пассажирских поездов в сутки;
Nпасс – количество пассажиров в вагоне (Nпасс = 4050 чел.);
mваг - масса пассажирского вагона (mваг @ 60 т).
, тПосле определения касательной силы тяги (Fк) по формуле (1), рассчитывается предварительно касательная мощность локомотива из выражения:
, кВт (3) 
, кВтЭффективная мощность силовых установок тепловоза определяется по формуле:
, кВт (4)где jмощн - коэффициент полезного использования мощности для тяги (для тепловозов с электрической передачей 0,70,75);
, кВт"Как прототип выбран локомотив ТЭП70"
Число секций локомотива подсчитывается по формуле:
, (5)где Nес - мощность одной секции серийного локомотива.
После выбора секции локомотива и числа секций необходимо уточнить, откорректировать вес состава. Так как округление количества секций в данном случае осуществлять рекомендуется в большую сторону, то возникает запас по силе тяги локомотива, а следовательно, появляется возможность увеличить первоначально заданный вес состава, определив его новое расчетное значение по следующей формуле:
, кН(6)где Qр - уточненное расчетное значение веса состава , кН;
Fкр - расчетная сила тяги выбранного серийного прототипа локомотива (при расчетной скорости vр) , Н;
w0’ и w0’’ - основные удельные сопротивления движению соответственно локомотива и вагонов при скорости движения vр, Н/кН.
, кНДалее необходимо описать взаимодействие основных узлов выбранного локомотива с указанием их технико-экономических параметров (мощности, частоты вращения, тока, напряжения, КПД и др.) и определить:
- значение коэффициента, учитывающего расход мощности на привод вспомогательных агрегатов (SNвсп) тепловоза по формуле:
, (7) 
- значение коэффициента полезного использования мощности дизеля для тяги по формуле:
, (8) 
- КПД тепловоза при номинальном режиме работы дизеля по формуле:
, (9)где gе – удельный эффективный расход топлива, кг/кВт.ч;
Ни – теплота сгорания топлива (Ни=42500 кДж/кг).
- значение удельной силы тяги локомотива:
, Н/кВт (10) 
, Н/кВт- значение удельной массы:
, 
(11) 
, - коэффициент тяги:
, 
; 
, (12)2. Компоновочная схема
3. Описание компоновочной схемы
Основные узлы экипажа тепловоза: главная рама с автосцепками, кузов и ходовые части, к которым относятся тележки с колесными парами, буксами и рессорным подвешиванием. Узлы и детали экипажной части выполняют различные функции. Главная рама тепловоза служит основанием для силовой установки и вспомогательного оборудования. Кузов служит наружным ограждением силовой установки тепловоза и вспомогательного оборудования. Колесные пары направляют движение локомотива по рельсовой колее, участвуют в реализации силы тяги, создаваемой двигателем тепловоза, а также тормозной силы. Рама опирается на буксы через рессоры или пружины, образуя так называемое рессорное подвешивание. Силовая установка: основные узлы и принцип работы ДВС: неподвижный цилиндр двигателя вместе с картером о поддоном образуют единую конструкцию называемую остовом дизеля. Сверху цилиндр закрыт крышкой, в которой расположены впускной и выпускной клапаны и форсунка для подачи топлива. Для управления движением впускных и выпускных клапанов предназначен распределительный вал, который приводится во вращение коленчатым валом шестеренчатой передачей. При работе двигателя поршень совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси цилиндра, которое с помощью кривошипно-шатунного механизма преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал в свою очередь соединен с тяговым генератором. Тяговый генератор предназначен для преобразования механической энергии дизеля в электрическую и питания ею тяговых электродвигателей через выпрямительную установку. Выпрямительная установка служит для преобразования переменного тока, вырабатываемого тяговым генератором, в постоянный. Тяговые электродвигателя предназначены для привода колесных пар через тяговые редукторы и обеспечения движения тепловоза. Кроме все этого на тепловозе имеются возбудители и вспомогательные генераторы. Возбудителя предназначены для питания постоянным током обмотки независимого тягового генератора, а вспомогательные генераторы для питания различных нагрузок собственных нужд тепловоза (заряд аккумуляторной батареи, питание цепей освещения и управления, электродвигателей привода насосов, вентиляторов и т.д.). Вспомогательные системы и оборудование. Топливная система. В нее входят топливные баки, топливоподкачивающие насосы, фильтры и топливопроводы. Система предназначена для хранения дизельного топлива и подачи его к топливной аппаратуре (насосам высокого давления) дизеля. Также в топливную систему включают устройства для подогрева топлива – топливоподогреватели. Масляная система выполняет несколько функций. Главная из них – поддержание необходимого давления для обеспечения жидкостного режима трения в подшипниках коленчатого вала и других трущихся узлах дизеля. Кроме того, масляная система служит для охлаждения поршней дизеля и отвода тепла, образующегося при трении, от смазываемых узлов дизеля и его агрегатов, а также для удаления от рабочих поверхностей трущихся узлов дизеля продуктов их износа. Для выполнения этих функций система – замкнутая, циркулируемая. Водяная система. Служит для отвода и рассеивания тепла в атмосферу от неподвижных деталей рабочего механизма (втулок и крышек цилиндра). Вода охлаждает эти детали при помощи его внутренней системы охлаждения и переносит тепло в охлаждающее устройство (радиаторы), где оно передается атмосферному воздуху. Система – замкнутая, циркулируемая. Циркуляцию воды в ней обеспечивает водяной насос. Кроме того водяная система используется для отвода тепла от водомасляного теплообменника и охладителя наддувочного воздуха. Система воздухоснабжения дизеля. Предназначена для снабжения дизеля необходимым количеством чистого воздуха под избыточным давлением, для наполнения им цилиндров а также для их продувки. Нагнетателем воздуха служит турбокомпрессор.