83

Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Филиал Самарского государственного университета
путей сообщения в городе Нижний Новгород
Факультет Высшего образования
Кафедра «Техника и технологии железнодорожного транспорта»
Контрольная работа
по дисциплине
«Подвижной состав железных дорог
(тяговый автономный подвижной состав)»
Выполнил студент 1 курса
Шифр: 18141-ПСЖД-078
Юрасов М.С.
Проверил: Овчинников Н.И.
Н. Новгород 2019 год
Вариант № 83
Исходные данные.
1. Эффективная мощность дизеля Nэ = 2940 кВт.
2. Номинальной мощности тягового электродвигателя Nтэд = 413 кВт
2. Максимальная нагрузка на ось Po = 235 кН.
3. Тактность дизеля τ = 4 .
4. Число цилиндров i = 16 .
5. Частота вращения коленчатого вала n = 16,7 с-1.
6. Диаметр цилиндра D = 0,26 м.
7. Ход поршня S = 0,26 м.
8. Удельный эффективный расход топлива bэ = 0,21 кг/кВт×ч.
9. Коэффициент продувки 𝜑 = 1,05 .
10. Коэффициент избытка воздуха α = 1,89 .
11. Механический КПД дизеля ɳм = 0,8 .
12. КПД главного генератора ɳг = 0,93 .
13. КПД тяговых двигателей ɳд = 0,94 .
14. КПД зубчатых передач ɳзп = 0,98 .
15. КПД выпрямительной установки ɳву = 0,99 .
16. Состав дизельного топлива в массовых долях:
углерод С = 0,86;
водород H = 0,135;
кислород О = 0,005.
р
17. Низкая теплота сгорания по рабочей массе топлива Q н = 42500 кДж/кг.
18. Коэффициент, учитывающий затраты мощности на обслуживание тепловоза β = 0,95.
19. Молекулярная масса воздуха m = 28,29 кг/моль.
2
Раздел 1
Определение основных параметров тепловоза
1.Касательная полезная мощность тепловоза, реализуемая на ободьях
колес при условии установившегося движения:
Nк = Nэ × β × ɳп, де
ɳп – коэффициент полезного действия (КПД) передач.
Для тепловозов с электрической передачей постоянного тока или постоянно-переменного тока коэффициент полезного действия передач определяется по формуле:
ɳп = ɳг × ɳд × ɳзп × ɳву = 0,93 × 0,95 × 0,98 × 0,99 = 0,848 .
Nк = 2940 × 0,95 × 0,848 = 2369 кВт.
По данным касательной полезной мощности выбирается тип тепловоза
2ТЭ116 .
2.Сцепная масса тепловоза характеризует его способность развивать
необходимую силу тяги без проскальзывания колес по рельсам:
mсц =
Po × no
g
, где
Po – максимальная нагрузка на ось, кН;
no – число сцепных осей тепловоза;
g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения.
Число сцепных осей тепловоза:
no =
Nk
Nтэд
=
mсц =
2369.
413.
235 ×6
9,81
3
= 5,8 ≈ 6 осей.
= 137,402 т.
Раздел 2
Определение показателей работы дизеля
1. Среднее эффективное давление Рэ определяем из выражения эффективной мощности в кВт:
Рэ × Vh × i × n
Nэ = 2 × 103 ×
, откуда
τ
среднее эффективное давление в МПа:
Рэ =
Nэ × τ
2 × 103 × Vh × i × n
, где
Vh – рабочий объем одного цилиндра:
Vh =
π × D2
4
Рэ =
3,14 × 0,262
×S=
× 0,26= 0,014 м2.
4
2940 ×4
2 × 103
×0,014 ×16 ×16,7
= 1,595 МПа.
2.Среднее индикаторное давление:
Рi =
Рэ
=
ɳм
1,595
0,8
= 1,994 МПа.
3.Эффективное КПД дизеля:
ɳэ =
3600
р
Qн
× bэ
=
3600
42500 ×0,21
= 0,403 .
4.Индикаторное КПД дизеля:
ɳi =
ɳэ
ɳм
=
0,403
0,8
= 0,504 .
5.Удельный индикаторный расход топлива:
bi =
3600
р
Qн
× ɳi
=
3600
42500 ×0,504
= 0,168 кг/кВт×ч.
6.Часовой расход топлива:
В = bэ × Nэ = 0,21 × 2940 = 617,4 кг/ч.
7.Количество топлива, подаваемого в цилиндр за каждый цикл в кг:
qц =
В×τ
617,4 ×4
=
2 ×3600 × n × i 2 ×3600 × 16,7
4
× 16
= 0,001284 кг.
8.Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:
Lо =
=
1
0,86
0,21
×(
12
1
0,21
+
С
×(
12
0,135
+
+
4
0,005
+
4
Н
32
О
32
)=
) = 0,503 кмоль/кг.
9.Теоретически необходимое количество воздуха:
L′o = m × Lо = 28,29 × 0,503 = 14,22 кг/кг.
10.Суммарный коэффициент избытка воздуха:
αΣ = 𝜑 × α = 1,05 × 1,89 = 1,984.
11.Расход воздуха дизеля:
Gв = αΣ × L′o × B = 1,984 × 14,22 × 617,4 = 17430 кг/ч.
12. Расход воздуха дизеля:
𝐺вс =
𝐺в
3600
=
17430
3600
= 4,84 кг/с.
13.Количество отработанных газов:
Gг = (αΣ × L′o + 1) × B = (1,984 × 14,22 + 1) × 617,4 = 18040 кг/ч.
14. Количество отработанных газов:
Gгс =
Gг
3600
=
18040
3600
= 5,012кг/с
15. Количество продуктов сгорания на 1 кг топлива:
Мг = (αΣ ‒ 0,21) × Lо +
= (1,984 ‒ 0,21) × 0,503 +
0,86
12
C
12
+
+
H
2
0,135
2
=
= 1,031 кмоль/кг.
16.Молекулярная масса отработанных газов:
mГ =
αΣ ×L′o +1
Мг
=
5
1,984 × 14,22 + 1
1,031
= 28,338 кг/кмоль.
Список используемой литературы:
1. Куприенко О.Г. «Тепловозы. Назначение и устройство».
2. Кузьмич В.Д. «Теория локомотивной тяги».
3. Кононов В.Е. «Подвижной состав и тяга поездов».
6