Тягово-экономические расчеты локомотива ТГМ6

Основная особенность транспортной машины заключается в том, что она работает в условиях постоянно изменяющейся внешней нагрузки. В наибольшей степени это относится к маневровым локомотивам, работающим с частыми остановками и последующими разгонами. Для такой машины необходим двигатель, который мог бы автоматически приспосабливаться к изменениям нагрузки, т. е. при постоянной мощности был бы в состоянии, например, развить повышенный вращающий момент (т. е. обеспечить большую силу тяги) за счет снижения частоты вращения коленчатого вала или же при уменьшении сопротивления движению увеличить частоту вращения вала, а следовательно, скорость за счет уменьшения силы тяги.

Применяемые на тепловозах дизели таким свойством не обладают, у них на заданной позиции контроллера вращающий момент коленчатого вала остается практически неизменным и, если внешняя нагрузка растет, частота вращения вала уменьшается, двигатель начинает дымить и в конце концов глохнет. Чтобы устранить этот недостаток, необходимо присоединить к двигателю дополнительное устройство, которое, нагружая дизель постоянной нагрузкой, обеспечивало бы приспособляемость его к изменениям внешнего сопротивления. Такое устройство называется передачей. Помимо основного назначения, передача осуществляет реверсирование, т. е. изменение направления движения локомотива, а также позволяет разорвать силовую цепь, т. е. вращение коленчатого вала дизеля не передавать на колеса.

Наибольшее распространение получила на тепловозах электрическая передача — экономичная и надежная в эксплуатации. Однако во многих случаях с ней успешно конкурирует гидравлическая передача, которая значительно легче, не требует расхода дорогих цветных металлов, надежнее работает в условиях большой запыленности и низких температур, а также позволяет лучше использовать сцепной вес тепловоза. Такая передача установлена на тепловозах ТГМ6.

В гидропередаче механическая энергия дизеля преобразуется в энергию потока жидкости. Это преобразование происходит в гидравлических аппаратах. Затем происходит обратное преобразование — энергии потока жидкости в механическую энергию, но уже с другими параметрами, т. е. с изменившимися частотой вращения и вращающим моментом.

Рисунок 1 Схема гидротрансформатора: 1- насосное колесо; 2- турбинное колесо; 3-реактор

Основным элементом гидропередачи является гидротрансформатор (рис. 1), состоящий из центробежного насоса и гидравлической турбины, объединенных в общем корпусе. Насосное кольцо 1, получающее вращение от дизеля, своими лопастями приводит в движение рабочую жидкость (обычно минеральное масло), сообщая ей запас кинетической энергии. Поток жидкости с большой скоростью стекает с лопастей насосного колеса и ударяет по лопаткам турбинного колеса 2, приводя его во вращение. Вал турбинного колеса через систему зубчатых колес соединен с осями тепловоза. Момент сопротивления, который необходимо преодолеть турбинному колесу, особенно в начале движения тепловоза, в несколько раз превышает момент, развиваемый дизелем, а следовательно, и насосным колесом. В результате этого меняется момент количества движения рабочей жидкости. Чтобы избежать увеличения нагрузки на насосное колесо, вызванного восстановлением момента количества движения до начального значения, на пути потока жидкости после турбинного колеса располагают систему лопастей, закрепленных в корпусе. Эта система называется реактором (раньше называли направляющим аппаратом). Реактор, изменяя направление потока, восстанавливает момент количества движения жидкости до начального значения, и, таким образом, насосное колесо остается нагруженным постоянным вращающим моментом. Упрощенно говоря, реактор как бы разворачивает поток жидкости, закрученный турбинным колесом, и направляет его на лопасти насосного колеса примерно под постоянным углом, не вызывая дополнительного торможения насосного колеса и нагружения дизеля. Благодаря реактору обеспечивается изменение (трансформация) вращающего момента дизеля в 3—4 раза. Пространство внутри гидроаппарата, ограниченное поверхностями, направляющими движение рабочей жидкости, называется рабочей полостью.

При отсутствии реактора насосное колесо и приводящий его в движение двигатель будут загружены тем моментом, который способно воспринять от внешней нагрузки турбинное колесо. Гидроаппарат, состоящий только из насосного и турбинного колес и передающий момент от двигателя к ведомой части без изменения, называется гидромуфтой.

Недостаток гидротрансформаторов заключается в том, что их КПД из-за потерь энергии жидкости на трение в каналах и на удар о лопасти сравнительно невысок, значительная часть энергии теряется при прохождении жидкости в межлопастном пространстве реактора. У гидромуфты КПД в рабочей зоне заметно выше и достигает 95—97%.

До трогания тепловоза с места КПД гидротрансформатора равен нулю, с началом движения он растет, достигает постепенно максимального значения, а затем начинает падать. Поэтому скоростной диапазон работы тепловоза с удовлетворительным КПД гидротрансформатора (0,75 и выше) довольно узок. Для расширения диапазона, т. е. для обеспечения высокого КПД гидротрансформатора в зоне рабочих скоростей тепловоза, в гидропередаче применяют несколько гидроаппаратов, которые включаются в работу поочередно. Когда КПД первого гидротрансформатора начинает падать, масло из него сливается и одновременно заполняется маслом второй гидротрансформатор. По достижении тепловозом достаточно высокой скорости внешнее сопротивление движению уменьшается и в работу включается гидромуфта, так как теперь уже можно не опасаться перегрузки дизеля, а КПД гидромуфты значительно выше, чем КПД гидротрансформатора. Потерянная в гидроаппаратах энергия переходит в тепло. Отвод избыточного тепла происходит в водомасляном теплообменнике.

Исходные данные

• Тепловоз ТГМ6
• Устройство и назначение унифицированной гидропередачи
• Определение передаточного числа повышающего редуктора
• Построение характеристики совместной работы дизеля с гидроаппаратами
• Определение скорости перехода и передаточных чисел механической части
• Расчет тягово-экономических характеристик тепловоза

Материалы о транспорте:

Требования к освещению
Производственные здания следует проектировать, как правило, с естественным освещением. Производственные помещения без естественного освещения или с недостаточным по биологическому действию естественн ...

Порядок составления плана станции и перегона
Порядок составления плана станции. Подготовка плана станции. План станции вычерчиваем в масштабе 1:1000 на листе миллиметровой бумаге. Необходимую длину листа определяем в соответствии с заданной схе ...

Маркетинговые исследования на транспорте
Транспортный маркетинг представляет собой систему организации и управления деятельностью предприятий, фирм и компаний на основе комплексного изучения рынка транспортных услуг и спроса потребителей в ...