Характеристики локомотивов
50
Федеральное Агентство Железнодорожного Транспорта
Московский Государственный Университет
Путей и Сообщения (МИИТ)
Институт Транспортной техники
и организации производства (ИТТОП)
Кафедра: «Локомотивы и локомотивное хозяйство»
Курсовая работа
По дисциплине: «Локомотивы»
Выполнил: студент Меркулов П.М.
Группы: ТЛТ - 351
Принял: проф. Киселёв В.И.
Москва 2008
ЗАДАНИЕ
по выполнению курсовой работы «ЛОКОМОТИВЫ»
Студент: Меркулов П.М. Группа: ТЛТ-351_
ДАНО: тепловоз М62
1. Эффективная мощность силовой установки локомотива Ne: 1470 кВт
2. Число секций: 1
3. Допустимая статическая нагрузка от оси на рельсы(2П): 194 кН
4.Тип передачи: электрическая (постоянного тока)
5. Индивидуальное задание:
6. Прототип тепловоза М62
НЕОБХОДИМО рассчитать или выбрать:
1. Сцепной вес, кН;
2. Служебный вес, кН;
3. Основные габаритные размеры экипажа, тип и диаметр колес колесных пар;
4. Составить принципиальную и структурную схему экипажа;
5. Подобрать основное оборудование машинного отделения, разместить его и выполнить развеску на локомотиве;
6. Тяговую характеристику тепловоза.
7. Проверить возможность прохождения локомотива по кривой
заданного радиуса.
8.Выполнить индивидуальное задание
Задание выдал: профессор Киселёв В.И.
Задание принял: студент группы ТЛТ - 351 Меркулов П.М.
Содержание
Введение
1. Определение основных параметров тепловоза
2. Выбор конструкции экипажной части тепловоза
2.1. Кузов тепловоза
2.2. Главная рама
2.3 Опорно-возвращающее устройство
2.4. Шкворневой узел
2.5. Ударно-тяговое устройство
2.6. Конструктивные особенности тележки
2.7. Моторно-осевой подшипник
2.8. Тяговый редуктор
2.9. Тяговый электродвигатель ЭД-118А
3. Выбор оборудования и его компоновка на тепловозе
4. Определение тяговой характеристики тепловоза
5. Гасители колебаний
Список литературы
Введение
Тепловоз М62, ПЧ Новосокольники ОКТ ж.д., октябрь 1996 г.
В начале 1960-х г.г. на железных дорогах стран Восточной Европы, вслед за СССР, наметилась тенденция к постепенной замене паровой тяги на тепловозную. В значительной мере этому способствовало введение в эксплуатацию осенью 1964 г. крупнейшего в мире нефтепровода "Дружба", после чего нефть из СССР в больших количествах пошла в страны "народной демократии", и что позволило решить проблему нехватки дизельного топлива в Восточной Европе.
Незадолго до этого, в соответствии с рекомендациями Совета экономической взаимопомощи (СЭВ), в который входили страны Восточного Блока, было принято решение о том, что постройка магистральных тепловозов для железных дорог стран-членов СЭВ будет производится на заводах СССР. Советский Союз имел мощную материально-техническую базу для выпуска тепловозов, и был в состоянии организовать их изготовление и поставку на экспорт практически в любых необходимых количествах.
Первым заказчиком стала Венгерская Народная Республика. Между дирекцией локомотивной службы железных дорог Венгрии (MAV) и внешнеторговой организацией "Машиноимпорт" начались переговоры о поставке из Советского Союза магистральных тепловозов, и в результате был подписан первый контракт. Заказ на производство локомотивов был размещён на Ворошиловградском (в тот период - Луганском) тепловозостроительном заводе.
На основании заключённого контракта Государственный комитет тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения 27 февраля 1963 г. утвердил техническое задание, а ВСНХ СССР распоряжением №50 РС от 6 мая 1963 г. и Совет Министров УССР распоряжением №639-72 РС от 15 мая 1963 г. обязали Луганский завод создать тепловоз для поставки в Венгерскую народную республику. Технический проект тепловоза был разработан в мае 1963 г. конструкторами бюро перспективною проектирования отдела главного конструктора, под непосредственным руководством главного конструктора завода А.Н.Коняева, заместителя главного конструктора В.Р.Степанова и начальника бюро В.Е.Майского, рассмотрен и утвержден 29 мая 1963 г. Донецким совнархозом, 13 июня 1963 г. - Государственным комитетом по координации научно-исследовательских работ при Совете Министров УССР и 29 нюня 1963 г. - Госкомитетом тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения.
По требованию заказчика, Венгрии, новый тепловоз получил обозначение М62. В соответствии с системой, принятой на венгерских железных дорогах, это расшифровывалось как "MOOTORVEDUR" - дизельный локомотив, 6-осный, 2-й тип (тепловозы серии М61 поставлялись в Венгрию из Дании, фирмой "NOHAB").
Однако, судя по всему, уже тогда было решено, что новый тепловоз будет поставляться на экспорт не только в Венгрию, но и в другие зарубежные страны, прежде всего - Восточной Европы.
При поставке тепловозов в социалистические страны тепловоз назывался М62 только в Венгрии. В Польше он получил индекс SТ44 , в ГДР сначала BR V200, потом BR 120. в ЧССР Т679.1, а потом изменили на 781, в КНР -- К62, на Кубе -- 61.6.
Работы по созданию нового экспортного локомотива велись на Луганском заводе в 1963-1964 г.г. В результате, исходя из перечисленных требований, был спроектирован односекционный, двухкабинный, шестиосный, фактически - грузопассажирский тепловоз, который в целом получился несколько более лёгким (нагрузка на ось 19,4 тс), чем основная продукция завода того времени - тепловозы серии ТЭ3. Кузов тепловоза был выполнен в габарите европейских железных дорог 02-Т.
На тепловозе установили дизель 14Д40, который ранее на луганских машинах практически не применялся. Дизель 14Д40 (12ДН23/30) производства Коломенского тепловозостроительного завода - двухтактный, 12-цилиндровый, с двухрядным V_образным расположением цилиндров, прямоточной клапанно-щелевой продувкой и комбинированной двухступенчатой системой наддува. При номинальной частоте вращения вала 750 об/мин развивает мощность 2000 л.с. (1470 кВт). Имея такую же мощность, как и дизель 2Д100 тепловоза ТЭ3, 14Д40 был значительно легче и компактней последнего. Кроме того, на тепловозе установили водомаслянный теплообменник.
Тяговый генератор - ГП-312, постоянного тока, с независимым возбуждением и принудительной вентиляцией. Вместе с дизелем образует дизель-генераторный агрегат 14ДГ, смонтированный на главной раме. Передача мощности - постоянного тока.
Большинство остальных узлов, агрегатов и вообще конструкционных решений нового тепловоза (тяговые электродвигатели ЭД-107, вспомогательные электрические машины, электрическая аппаратура, компрессор КТ-7, секции холодильника, аккумуляторные батареи и многое другое оборудование) были перенесены на М62 с тепловозов ТЭ3, которые в тот период в больших количествах производились на Луганском заводе, и 2ТЭ10Л, серийное производство которых здесь только что началось. Схема возбуждения тягового генератора (аппаратная, каскадная, с магнитным усилителем) - такая же, как на 2ТЭ10Л (с №003).
Экипажная часть с трёхосными челюстными тележками и опорно-осевым подвешиванием ТЭД также, в целом, мало чем отличалась от ТЭ3 последних выпусков и 2ТЭ10Л, однако здесь были внесены некоторые изменения, чтобы обеспечить возможность работы на колее как 1435, так и 1524 мм. Кроме того, тележки экспортных М62 были выполнены с четырьмя тормозными цилиндрами и двухсторонним нажатием колодок. Конструкционная скорость - 100 км/ч.
К концу 1963 г. чертежи были разработаны и выданы в производство. В апреле-мае 1964 г. были построены два опытных образца - тепловозы М62-1 и М62-2.
Опытные тепловозы М62 после окончания испытаний в разное время эксплуатировались на Юго-Восточной, Львовской и Среднеазиатской железных дорогах, а в 1971 г. были сняты с поездной работы и переданы на Октябрьскую ж.д. в ПМС. Самый первый тепловоз серии, М62, эксплуатировавшийся в последние годы в дистанции пути Новосокольники (ПЧ-45 ОКТ ж.д.), в декабре 1996 г. был передан в состав музейной экспозиции Центрального музея Октябрьской ж.д. и в настоящее время его можно увидеть в музее на Варшавском вокзале Санкт-Петербурга.
1. Определение основных параметров тепловоза
Исходные данные:
Мощность Ne: 1470 кВт
Число секций: 1
Нагрузка (2П): 194 кН
Тип передачи: электрическая
Минимальный радиус кривой: 110 м
1.1 Сцепной вес секции
Сцепной вес секции тепловоза Pсц зависит от допустимой статической нагрузки от оси на рельсы (2П), числа осей секции локомотива и рода службы локомотива, кН
где а - коэффициент, учитывающий род службы проектируемого тепловоза; можно принять: для грузовых тепловозов а = 1;
[2П] - допустимая статическая нагрузка от оси колесной пары на рельсы, кН;
- число сцепных осей секции; принимается в соответствии с колесной формулой локомотива-аналога.
Тогда:
(кН)
1.2 Диаметр движущих колес Дк
Определяется величиной допустимых контактных напряжений на единицу длины диаметра колеса, мм
где [2р] - допустимая удельная нагрузка на 1 мм длины диаметра колеса, кН/мм; принимается в пределах для грузовых тепловозов
[2р]=0,24-0,27кН/мм.
(мм)
Полученная расчетная величина Дк унифицируется, то есть приводится к стандартным диаметрам бандажей новых колес. В соответствии с ГОСТ 25463-82 диаметры бандажей новых колес для тепловозов составляют 1050 и 1220 мм.
Дк=1050 мм
1.3 Длина секции проектируемого тепловоза Lт.
Длина секции проектируемого тепловоза по осям автосцепок Lт (рис.1) пропорциональна эффективной мощности силовой установки Nе.
50
Рис. 1. Расположение основных элементов кузова и подкузовных частей
Предварительно величина Lт может быть определена с помощью следующих эмпирических зависимостей, мм
Lт = Ne · (10 - 0,0012 · Ne)
При проектировании локомотива должно быть выполнено следующее условие:
Lтmin ? Lт ? Lтmax
Минимальная длина секции тепловоза Lтmin может быть определена из следующего выражения, мм:
Lтmin = 1000 · Pсц /[qn]
где [qn] - предельно допустимая нагрузка на 1 метр пути, кН/м;
для магистральных железных дорог можно принять [qn] = 73,5 кН/м.
Максимальная длина секции тепловоза по Lтmax осям автосцепок в соответствии с ГОСТ 25463-82 и техническими требованиями на магистральные тепловозы нового поколения мощностью 2500-3500 кВт в одной секции с электрической передачей устанавливается не более 22800 мм.
Lт = 1470 · (10 - 0,0012 · 1470) = 12106,92 (мм)
Lтmin = 1000 · 1200 / 73,5 = 15836,74 (мм)
15836,74 < 12106,92 < 22800
т.к полученная длина меньше минимально допустимой, то возьмем длину тепловоза 17400 (мм).
1.4 База секции тепловоза Iб
Предварительно, база секции Iб может быть установлена из следующего выражения, мм
Iб = е · Lт
где е - эмпирический коэффициент; принимается равный для тепловозов с трехосными тележками и длиной до 20 м е = 0,5 - 0,52
Iб = 0,5 · 17400 = 8700 (мм)
1.5 Длина основных элементов кузова
Длина основных элементов кузова и подкузовных частей проектируемого магистрального тепловоза свзаны между собой уравнением габаритного баланса локомотива
nк · Iк + Iмаш + Iхол = nт · Iт + 2 · Iсв + Iмт
где Iк - длина кабины машиниста, мм;
Iмаш - длина машинного отделения, мм;
Iхол - длина холодильника, мм;
Iт - длина тележки, мм;
Iсв - длина свеса рамы локомотива относительно наружных габаритов тележки, мм;
Iмт - длина межтележечного пространства, мм;
nк - число кабин машиниста секции тепловоза;
nт - число тележек секции тепловоза.
Длина машинного отделения Iмаш зависит от мощности и габаритных размеров силовой установки тепловоза, м
Iмаш = (10-3 · Ne + 8,5) / (0,76 - 0,74 · 10-3 · Ne)
Iмаш = (10-3 · 1470 + 8,5) / (0,76 - 0,74 · 10-3 · 1470) = 13,31 (мм)
Длина кабины машиниста Iк с учетом норм техники безопасности и производственной санитарии может быть принята равной Iк = 2 м.
Длина тележки Iт зависит в первую очередь от осевой формулы, а также типа привода колесных пар и эффективной мощности силовой установки. В первом приближении длину тележки Iт можно определить из следующего выражения, м:
Iт = (1,7?1,9) · nо
где nо - число сцепных осей в тележке
Iт = 1,9 · 3 = 5,7 (м)
Длина холодильника Iхол может быть определена из следующего эмпирического выражения, м
Iхол = 5,6 · 10-4 · Ne + 1,14
Iхол = 5,6 · 10-4 · 1470 + 1,14 = 1,96 (м)
Длина свеса рамы локомотива Iсв можно принимать равной Iсв = 1,25 м
Длина межтележечного пространства Iмт зависит от емкости топливного бака тепловоза и первоначально может быть определена из уравнения, м:
Iмт = nк · Iк + Iмаш + Iхол - nт · Iт - 2 · Iсв
Iмт = 2 · 2 + 13,31 + 1,96 - 2 · 5,7 - 2 · 1,25 = 5,37 (м)
nк · Iк + Iмаш + Iхол = nт · Iт + 2 · Iсв + Iмт
2 + 13,31 + 1,96 = 2 · 5,7 + 2 · 1,25 + 5,37
19,27 = 19,27
1.6 Ширина и высота проектируемого тепловоза
Максимальная ширина строительного очертания локомотива Вл ограничена габаритом подвижного состава 1-Т (ГОСТ 9238-83) и может быть принята равной:
Вл = 3400 мм
Высота строительного очертания тепловоза Нл определяется от уровня верха головки рельса. В соответствии с габаритом подвижного состава 1-Т максимальное значение величины Нл составляет:
Нл = 5300 мм
2. Выбор конструкции экипажной части тепловоза
50
Рис. 2 Структурная схема экипажной части локомотива
2.1 Кузов тепловоза
В кузове размещено оборудование и посты машиниста. Кузов должен: защищать обслуживающий персонал и оборудование от воздействия атмосферной среды; обладать достаточной прочностью, жесткостью и долговечностью, предусматривать компоновку, обеспечивающую свободный доступ к элементам оборудования и замену его; обеспечивать безопасность обслуживающего персонала. Масса главной рамы с кузовом колеблется от 20 до 25% общей массы металла тепловоза, отсюда следует, что рама с кузовом весьма металлоемки и выбор их рациональной конструкции является важной и сложной задачей.
На магистральных тепловозах применяются два основных типа кузовов: с несущей рамой и цельнонесущей. В кузове с несущей рамой главная рама рассчитывается на воспринятое всех нагрузок независимо от степени участия в ее работе кузова. Характерным примером является рамно-кузовная система тепловозов ТЭЗ, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В.
В последнее время находят применение конструкции несущего кузова ферменной (тепловоз ТЭП60) или оболочковой (тепловозы ТЭ10, ТЭ109) конструкции. В кузовах такого типа свариваются в единое целое главная рама, топливный бак и стенки кузова. Получается единая пространственная система, воспринимающая все виды нагрузок. При такой конструкции за счет снижения массы рамы достигается снижение массы всего кузова. Однако несущие кузова более трудоемки в изготовлении. Кузова с несущей рамой получили наиболее широкое распространение в Советском Союзе, особенно для массового серийного выпуска тепловозов на Ворошиловградском тепловозостроитель-ном заводе имени Октябрьской революции.
Кузов тепловоза. На тепловозе М62 кузов спроектирован на базе кузова с несущей рамой тепловозов ТЭЗ н 2ТЭ10Л. Чтобы повысить прочность и жесткость стенки кузова над дизелем по всему периметру с трех сторон сварены с рамой и смежными элементами, а не соединены болтами, как на тепловозах ТЭЗ и 2ТЭ10Л. Внутренняя обшивка кузова крепится самонарезными шурупами М4, непосредственно ввертываемыми в металлические полки каркаса. Крепление обшивки непосредственно к металлическому каркасу снизило трудоемкость изготовления, а отмена деревянных брусков, применяющихся на тепловозах ТЭЗ и 2ТЭ10Л для крепления обшивки, улучшила противопожарную безопасность тепловоза.
Основным преимуществом кузова с несущей рамой является возможность организаций посекционной блочной сборки отдельных частей кузова в специализированных цехах и участках. В сборочный цех подаются готовые части кузова со смонтированным на нем оборудованием. Для транспортировки между цехами частей кузова используются специальные автомашины с приспособлением для погрузки и разгрузки. Такая организация производства позволяет сравнительно легко организовать складирование технологического задела кузовов на территории завода, не занимая железнодорожных путей. Дизель-генератор и другие механизмы во время сборки тепловозов устанавливают на открытой раме, что позволяет расширить фронт работ и облегчает подачу кузовов к местам их установки. После установки основного оборудования трубопроводов и монтажа проводов отдельные части кузовов с закрепленными на них механизмами опускают на раму и приваривают к ней и между собой.
Кузов тепловоза М62 (рис. 3) состоит из четырех частей: несущей рамы 4, блока передней кабины с кузовом над камерой электрооборудования (проставки) 1, блока задней кабины с холодильной камерой 3; кузова над дизелем 2 и путеочистителей 5. Конструкция передней и задней кабины одинаковая. В 1964г. кузов был всесторонне испытан на прочность. Испытания показали, что кузов полностью удовлетворяет требованиям прочности по усталости, а также прочности при предельных статической и ударной нагрузках 250 тс. Кроме того, кузов обладает необходимой прочностью при аварийной подъемке тепловоза. При аварийной подъемке полностью экипированного тепловоза его можно поднимать вместе с тележкой за один конец рамы (за выступы для крепления буферов), если рама опирается противоположным концом на другую тележку. При этом тележка поднимается вместе с кузовом при помощи специального устройства, размещенного в шкворне рамы.
