Характеристики локомотивов (стр. 2 из 7)
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.
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
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.
Рис. 3 Кузов тепловоза:
1 — блок передней кабины с кузовом над камерой электрооборудования; 2—кузов над дизелем; 3 — блок задней кабины с холодильной камерой;
4 — несущая рама; 5 — путеочиститель
Положительную роль в уменьшении шума в кабине машиниста сыграла выбранная компоновка тепловоза, предусматривающая установку промежуточных стенок между кабинами и дизельным помещением, образующих тамбуры. Уменьшению шума также способствовала установка дизель-генератора на резиновых амортизаторах и глушителя выпуска отработавших газов дизеля. Спектрограмма шума в кабине машиниста представлена на рис. 4.
Рис. 4 Спектры шума в кабинах А и Б тепловозов М62 и 2ТЭ116:
1 - место машиниста кабины А тепловоза М62;
2 — место машиниста кабины Б тепловоза М62;
3 — место машиниста секции А тепловоза 2ТЭ116; 4 — место машиниста секции Б тепловоза 2ТЭ116; 5 — спектрограмма воздушного шума в кабине машиниста тепловоза 2ТЭ10Л в обычном исполнении