nт/nн | 0,94 | 0,95 | 0,96 | 0,97 | ||
Анг= Атг | 30 | 20 | 11,5 | 6 | ||
згм | 0,94 | 0,95 | 0,96 | 0,97 | ||
nн , хв-1 | ||||||
nн min | 1111 | 2384 | 1590 | 914 | 477 | |
nн 1 | 1200 | 2782 | 1854 | 1066 | 556 | |
nн 2 | 1300 | 3265 | 2176 | 1251 | 653 | |
nн 3 | 1400 | 3786 | 2524 | 1451 | 757 | |
nн 4 | 1500 | 4346 | 2897 | 1666 | 869 | |
nн 5 | 1600 | 4945 | 3297 | 1896 | 989 | |
nн 6 | 1700 | 5582 | 3722 | 2140 | 1116 | |
nн 7 | 1800 | 6259 | 4172 | 2399 | 1252 | |
nн 8 | 1900 | 6973 | 4649 | 2673 | 1395 | |
nн 9 | 2000 | 7727 | 5151 | 2962 | 1545 | |
nн 10 | 2100 | 8519 | 5679 | 3265 | 1704 | |
nн 11 | 2200 | 9349 | 6233 | 3584 | 1870 | |
nн 12 | 2300 | 10218 | 6812 | 3917 | 2044 | |
nн 13 | 2400 | 11126 | 7418 | 4265 | 2225 | |
nн 14 | 2500 | 12073 | 8049 | 4628 | 2415 | |
nн 15 | 2600 | 13058 | 8705 | 5006 | 2612 | |
nн 16 | 2700 | 14082 | 9388 | 5398 | 2816 | |
nmax | 2778 | 14907 | 9938 | 5714 | 2981 |
6 Узгодження характеристик дизеля та гідроапаратів
Узгоджена робота дизеля та гідроапаратів буде в точках перетину кривої з навантажувальними характеристиками гідротрансформатора та гідромуфти , тому що в цих точках потужність розвинута дизелем необхідна і достатня для подолання опору насосних коліс гідроапаратів.
Для визначення параметрів узгодженої роботи дизеля та гідротрансформатора зручно скласти таблицю за формою таблиці 6.1. Для кожного nт/nн з графіка рисунка 5.1 визначаються величини nт та Мн , що відповідають описаним вище точкам перетину кожної кривої. При відповідному значенні частоти обертання насосного колеса nн та передаточному відношенні nт/nн визначається частота обертання турбінного колеса nт . Значення коефіцієнту трансформації моменту Кгтр та ККД гідротрансформатора переносяться з таблиці 5.1.
Момент, що розвивається турбінним колесом Мт , визначається за формулою, що наведена в таблиці 6.1.
Таблиця 6.1 - Параметри узгодженої роботи дизеля та гідротрансформатора
nт/nн | 0 | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1 | |
nн , хв-1 | 2580 | 2630 | 2645 | 2660 | 2690 | 2705 | 2730 | 2730 | 2715 | 2690 | 2670 | |
Мн , Н*м | 2750 | 2730 | 2725 | 2720 | 2710 | 2700 | 2690 | 2690 | 2700 | 2710 | 2720 | |
nт= nн* nт/nн,хв-1 | 0 | 263 | 529 | 798 | 1076 | 1352,5 | 1638 | 1911 | 2172 | 2421 | 2670 | |
Кгтр= Атг/Анг | 3,34 | 2,96 | 2,59 | 2,24 | 1,94 | 1,66 | 1,41 | 1,21 | 1,04 | 0,88 | 0,73 | |
Мт=Кгтр*Мн,Н*м | 9185 | 8080 | 7057, | 6092 | 5257 | 4482 | 3793 | 3255 | 2808 | 2384 | 1985 | |
згтр=Кгтр* nт/nн | 0 | 0,296 | 0,518 | 0,672 | 0,776 | 0,83 | 0,846 | 0,847 | 0,832 | 0,792 | 0,73 |
За даними таблиці 6.1 на міліметровому папері будуються графіки
= f (nт), = f (nт), nн = f (nт), згтр = f (nт).
Залежність = f (nн) являє собою тягову характеристику гідротрансформатора .
Також необхідно скласти таблицю за формою таблиці 6.1 для
гідромуфти з передаточним відношенням nт/nн в діапазоні від 0,94 до 0,97 з кроком 0,01. При цьому необхідно пам'ятати, що для гідромуфти Мн = Мт , Кгм=1 і згм = nт/nн , тому п'ятий, шостий та сьомий рядки в таблиці 6.2 можуть не прийматися до уваги. За даними цієї таблиці необхідно в сумісній з гідротрансформатором системі координат побудувати залежності nн = f (nт), згм = f (nт), = f (nт).
Таблиця 6.2 - Параметри узгодженої роботи дизеля та гідромуфти
nт/nн | 0,94 | 0,95 | 0,96 | 0,97 | |
nн | - | - | 2020 | 2640 | |
Мн | - | - | 3000 | 2700 | |
nт | - | - | 1939 | 2560 |
7 Визначення зон найвигіднішої роботи гідроапаратів
Раніше, при визначенні передаточного числа корегуючої зубчатої пари (розділ 3), розрахована гранично допустима з міцносних міркувань частота обертання насосних коліс гідроапаратів. З попереднього розділу також відомо, що найбільше передаточне відношення для гідромуфти складає 0,97. Тому найбільша по умові міцності частота обертання турбінних коліс гідромуфти:
; (7.1)
хв-1.
Найбільша з умов економічності частота обертання турбінних коліс гідротрансформатора nт2 приймається за умови Мт=Мн оскільки правіше цієї точки спостерігається крутий спад характеристики згтр .
Таким чином точка nт2=2240 хв-1 визначає праву межу зони найвигіднішої роботи гідротрансформатора.
Ліва межа зони найвигіднішої роботи маршового гідротрансформатора визначається з графіка побудовою. Точка А проектується на криву згтр=f(nт) у вигляді точки а2, яка переноситься паралельно осі nт на ліву частину кривої згтр=f(nт) у вигляді точки а1. З точки а1 опускають перпендикуляр на вісь nn; таким чином отримується точка nт1=1300 хв-1, яка визначає найменшу за умов економічності частоту обертання турбінного колеса та ліву межу зони найвигіднішої роботи маршового гідротрансформатора й, очевидно, праву межу зони роботи пускового ГТР.
Ліва межа зони найвигіднішої роботи пускового гідротрансформатора, незалежно від його типу, визначається точкою nт0=0.
Для гідромуфти права межа зони найвигіднішої роботи буде відповідати її nт max, а ліва - nт2.
8 Визначення передаточних чисел механічної частини передачі
Передаточні числа механічної частини гідропередачі необхідно визначити для двох режимів - поїзного та маневрового.
Гідропередачі з двома гідротрансформаторами та гідромуфтою (ГТ+ГТ+ГМ).
Між швидкістю руху тепловоза та частотою обертання його ведучих коліс існує залежність:
. (8.1)
де: V - швидкість руху тепловоза, км/год;
Dк - діаметр рушійного колеса, м.
При Dк= 1,05м
nк= 5,05·V (8.2)
Оскільки конструктивна швидкість тепловоза є вихідною умовою, то можливо визначити відповідну їй найбільшу частоту обертання рушійних коліс nк max
nк max=5,05 ·Vк (8.3)
Тоді передаточне число другого ступеня механічної передачі:
, (8.4)
де nтmax приймається відповідно частоти обертання колеса гідроапарата при конструкційній швидкості.
У гідропередачах типу ГТ+ГТ+ГМ перехід з гідромуфти на маршовий гідротрансформатор здійснюється при швидкості тепловоза V2, причому
. (8.5)
Маршовий гідротрансформатор буде заповнений рідиною в інтервалі швидкостей від V2 до V1, де:
(8.6)
Перехід з маршового гідротрансформатора на пусковий відбудеться при частоті обертання рушійних коліс nк1, що дорівнює
nк1=5,05·V1 (8.7)
Тоді передаточне число першого ступеня механічної передачі буде
. (8.8)
Пусковий гідротрансформатор буде заповнений рідиною в інтервалі обертів його турбінного колеса від nт1 до nт0=0
Розрахунок для поїзного режиму
VK для поїзного режиму рівна 70 км/год.
nк max=5,05·70=353,5 хв-1
км/год
км/год
nк1=5,05·34=171,7 хв-1
;
Розрахунок для маневрового режиму
VK для маневрового режиму рівна 38 км/год.
nк max=5,05·38=191,9 хв-1
км/год
км/год
nк1=5,05·18=90.9 хв-1
;
Складемо режимні карти роботи гідропередачі на поїздному та маневровому режимах.
Рисунок 8.1. Режимна карта роботи гідропередачі типу ГТ+ГТ+ГМ на поїзному режимі
Рисунок 8.2. Режимна карта роботи гідропередачі типу ГТ+ГТ+ГМ на маневровому режимі
9 Опис кінематичної схеми гідропередачі та тягового приводу
На тепловозі ТГМ-6А застосована гідропередача УГП-800-1200, яка складається з двох гідротрансформаторів ТП-1000М і однієї гідромуфти і має послідовну систему охолодження гідроапаратів. Перемикання ступенів гідропередачі автоматичне за допомогою гідравлічних пристроїв. Гідроапарати вмикаються шляхом послідовного наповнення робочою рідиною, а вимикаються - спорожненням. Насосні колеса гідроапаратів отримують обертання від привідного валу через підвищувальний редуктор.
Гідропередача має наступні передаточні числа зубчастих коліс: між валом дизеля і валом гідромуфти 22:60, між гідротрансформатором і проміжним валом 58:35 або 41:52, між проміжним і вихідним валом на маневровому режимі 73:24, на поїзному - 58:39.
Осьові редуктори - двухступінчасті, складаються з конічних (перша ступінь) і циліндричних шестерень; загальне передавальне число (31:26)х(64:18)=4,24. Діаметр колеса вентилятора холодильника 1400 мм, число лопаток 8, привід вентилятора гідравлічний, частота обертання на номінальному режимі 1350 об/хв.
Таблиця 9.1 - Параметри зубчатих зчеплень
Кінематичні ланки передачі та їх параметри | Маневровий режим | Поїзний режим | ||||
Ступені передачі | Ступені передачі | |||||
I | II | I | II | |||
Коробка змінних передач | Передаточне число | |||||
Число пар шестерень в зачепленні | 2 | 2 | 2 | 2 | ||
Осьовий редуктор | Передаточне число | |||||
Число пар циліндричних шестерень | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
Число пар конічних шестерень | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
Механічна частина передачі | Усього циліндричних шестерень в зачепленні | 3 | 3 | 3 | 3 | |
Усього конічних шестерень в зачепленні | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
ККД | ||||||
Передаточне число |
10 Розрахунок та побудова тягової характеристики тепловоза
Тяговою характеристикою тепловоза називається графічна залежність дотичної сили тяги тепловоза Fд від швидкості його руху V при заданій (фіксованій) потужності силової установки.
.
Тягова характеристика тепловоза розраховується та будується для двох режимів - маневрового і поїзного шляхом використання побудованих раніше тягових характеристик гідротрансформатора (гідромуфти) та режимних карт роботи гідропередачі.
Послідовність розрахунку тягової характеристики наступна. Необхідно задатися значеннями швидкості тепловоза в діапазоні від V = 0 до Vк через 10 км/год, включаючи швидкості переходів з одного гідроапарата на інший. Потім розраховується величина дотичної сили тяги тепловоза для кожного значення швидкості.
. (10.1)
Величина Мт при цьому знаходиться таким чином:
1) обчислюється частота обертання рухомих коліс тепловозу nк при швидкості Vі .
; (10.2)
2) визначається частота обертів турбінного колеса гідроапарата (трансформатора або муфти) nт при швидкості Vі .
; (10.3)
3) за кривою Мт = f(nт) визначається величина Мт , яка відповідає розрахованій величині nт .
Величина змех=зцzц·зкzк являє собою механічний КПД передачі без урахування КПД корегувальної зубчатої пари між валами дизеля та насосних коліс гідроапаратів.
змех=зцzц·зкzк·зсп=0,9853·0,971=0,925
При розрахунку дотичної сили тяги Fд дуже важливо вірно визначити яку величину передаточного числа - і1 або і2 підставляти у формулу (10.1); для цього, як вказувалось раніше, використовується режимна карта роботи гідропередачі. Результати розрахунку зручно представити в табличній формі.
Таблиця 10.1 - Результати розрахунку тягової характеристики тепловоза
Режим | ||||||||||
Маневровий | Поїзний | |||||||||
V, км/год | nк , хв-1 | nт , хв-1 | Мт Н*м | Fд , кН | V, км/год | nк , хв-1 | nт , хв-1 | Мт Н*м | Fд , кН | |
0 | 412,7 | 0 | 9185 | 412,7 | 0 | 0 | 0 | 9185 | 210 | |
10 | 207,8 | 1288 | 4625 | 207,8 | 10 | 50,5 | 657 | 6450 | 148 | |
18 | 125,8 | 2318 | 2800 | 125,8 | 20 | 101 | 1313 | 4500 | 103 | |
18 | 114,5 | 1273 | 4640 | 114,5 | 30 | 151,5 | 1970 | 3125 | 72 | |
20 | 106,1 | 1414 | 4300 | 106,1 | 34 | 171,7 | 2232 | 2650 | 61 | |
30 | 71,5 | 2121 | 2900 | 71,5 | 34 | 171,7 | 1305 | 4550 | 61 | |
32 | 64,8 | 2262 | 2625 | 64,8 | 40 | 202 | 1535 | 4000 | 54 | |
32 | 70,3 | 2262 | 2850 | 70,3 | 50 | 252,5 | 1919 | 3125 | 42 | |
38 | 62,9 | 2687 | 2550 | 62,9 | 58 | 292,9 | 2226 | 2650 | 35 | |
58 | 292,9 | 2226 | 2850 | 38 | ||||||
60 | 303 | 2303 | 2750 | 37 | ||||||
70 | 353,5 | 2687 | 2550 | 34 |
За результатами розрахунку необхідно побудувати на міліметровому папері формату А4 тягову характеристику тепловоза для двох режимів роботи. На тягову характеристику треба нанести обмеження по щепленню коліс з рейками, при цьому величина сили щеплення розраховується за формулою (1.1). Значення коефіцієнта зчеплення розраховується за формулою (1.2), де замість Vр підставляється поточне значення швидкості з інтервалу від V = 0 до V=20км/год. через ДV = 5 км/год. Результати розрахунку зручно представити в табличній формі.
Таблиця 10.2 - Результати розрахунку обмеження сили тяги по зчепленню коліс з рейками
V, км/год. | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | |
шдр | 0,3 | 0,272 | 0,251 | 0,236 | 0,223 | |
Fзч , кН | 338 | 307 | 284 | 266 | 252 |
11 Розрахунок та побудова економічних характеристик тепловоза
Одним із основних техніко-економічних показників тепловоза є його ККД який вираховується за формулою
, (11.1)
де 3600 кДж/кВт*год - тепловий еквівалент однієї кіловат-години
- дотична потужність тепловоза, кВт;
- годинна витрата дизельного палива, кг/год;
кДж/кг - нища теплота згорання дизельного палива;
Дотична потужність тепловоза визначається за формулою
. (11.2)
Годинна витрата дизельного палива визначається за формулою
, (11.3)
де - питома ефективна витрата дизельного палива кг/(кВт*год),
;
- ефективна потужність дизеля, кВт;
, (11.4)
де - ККД що враховує витрати потужності на допоміжні потреби;
- ККД коректуючої зубчатої пари.
Величини Мн та nн визначаються за графіком при величині nт згідно поточної швидкості.
ККД передачі:
, (11.5)
де -тягова потужність дизеля, що передається до гідропередачі, кВт;
. (11.6)
Результати розрахунків необхідно привести у вигляді табл. 11.1.
Таблиця 11.1 - Результати розрахунку економічних характеристик
Режим | ||||||||||||||
маневровий | поїзний | |||||||||||||
V, км год | Fд, кН | Рд, кВт | Gг, кг/год | Ре, кВт | зп | зт | V, км год | Fд, кН | Рд, кВт | Gг, кг/год | Ре, кВт | зп | зт | |
0 | 412,7 | 0,0 | 171,8 | 842,3 | 0,000 | 0,000 | 0 | 210,4 | 0,0 | 171,8 | 842,3 | 0,000 | 0,000 | |
10 | 207,8 | 577,2 | 173,9 | 852,7 | 0,752 | 0,285 | 10 | 147,7 | 410,4 | 174,6 | 855,9 | 0,533 | 0,202 | |
18 | 125,8 | 629,0 | 161,6 | 792,1 | 0,882 | 0,335 | 20 | 103,1 | 572,6 | 175,2 | 859,1 | 0,741 | 0,281 | |
18 | 114,5 | 572,3 | 173,9 | 852,6 | 0,746 | 0,283 | 30 | 71,6 | 596,5 | 174,6 | 855,7 | 0,774 | 0,294 | |
20 | 106,1 | 589,3 | 172,6 | 846,1 | 0,774 | 0,294 | 34 | 60,7 | 573,3 | 177,2 | 868,7 | 0,733 | 0,278 | |
30 | 71,5 | 596,1 | 171,6 | 841,1 | 0,787 | 0,299 | 34 | 60,9 | 575,4 | 175,9 | 862,3 | 0,741 | 0,281 | |
32 | 64,8 | 575,6 | 178,5 | 875,1 | 0,731 | 0,277 | 40 | 53,6 | 595,1 | 176,9 | 867,1 | 0,763 | 0,289 | |
32 | 70,3 | 624,9 | 163,5 | 801,6 | 0,866 | 0,329 | 50 | 41,8 | 581,2 | 174,2 | 854,1 | 0,756 | 0,287 | |
38 | 62,9 | 663,9 | 164,9 | 808,3 | 0,913 | 0,346 | 58 | 35,5 | 571,7 | 177,2 | 868,7 | 0,731 | 0,277 | |
58 | 38,2 | 614,8 | 165,7 | 812,1 | 0,841 | 0,319 | ||||||||
60 | 36,8 | 613,7 | 164,4 | 806,1 | 0,846 | 0,321 | ||||||||
70 | 34,1 | 663,9 | 164,9 | 808,3 | 0,913 | 0,346 |
За результатами розрахунку необхідно побудувати для двох режимів роботи тепловоза наступні залежності:
Рд = f (V), Gг = f (V), Ре = f (V), зп = f (V), зт = f (V).
Висновок
В результаті виконання курсового проекту була розрахована гідравлічна передача тепловозу ТГМ-6А. Даний тепловоз найдоцільніше експлуатувати: на маневровому режимі - з конструкційною швидкістю Vк = 38 км/год, оскільки згідно проведених економічних розрахунків ККД передачі зп = 0,913 є максимальним, а також ККД тепловозу зт = 0,346 є максимальним; на поїзному режимі - з швидкістю Vк = 70 км/год., оскільки згідно проведених економічних розрахунків ККД передачі зп = 0,913 є максимальним, а також ККД тепловозу зт = 0,34 є максимальним.
Перелік використаної літератури:
1. Боднар Б.Є., Бобирь Д.В., Капіца М. І., Шепотенко А. П. Гідравлічні передачі локомотивів. Методичні вказівки до виконання курсової роботи. - Дніпропетровськ, ДНУЗТ, 2004, 30 с.
2. Логунов В.Н., Кузнецов Л.Н., Чебанов Е.Н. Устройство тепловоза ТГМ-6А. - М.: Транспорт, 1981 г. - 287 с.
3. Тепловозы промышленного железнодорожного транспорта. Н.Е. Иванов, и др. - Киев: Вища школа, 1987. - 359с.
Страницы: 1, 2
