Дипломная (вкр): Грузовой тепловоз мощностью 3000 кВт. Дизель-генератор

Грузовой тепловоз мощностью 3000 кВт. Дизель-генератор

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

«ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

Факультет (відділення) __ТМЗ__________________________

Кафедра (предметна, циклова комісія) __ЕТТ_____________________

Напрям підготовки (спеціальність) __7.100501_ Рухомий склад та спеціальна техніка залізничного транспорту _________

До захисту допускаю

Завідувач кафедри

_____проф. В.І. Омельяненко_

________________________

(підпис, дата)

ДИПЛОМНА РОБОТА

освітньо-кваліфікаційного рівня спеціаліст .

Тема роботи Вантажний тепловоз потужністю 3000 кВт. Дизель-генератор

Виконавець Немирич Віталій Олексійович

Керівник Кривякін Геннадій Володимирович

Харків 2014

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

«ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

Факультет (відділення) ___ТМЗ

Кафедра (предметна, циклова комісія) _ЕТТ

Освітньо-кваліфікаційний рівень __спеціаліст

Спеціальність 7.100501_ Рухомий склад та спеціальна техніка залізничного транспорту ____ -

ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідувач кафедри, голова циклової

комісії _проф. В.І. Омельяненко______

_________________________________

«_ _»____ __ __ року

З А В Д А Н Н Я

НА ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ (РОБОТУ) СТУДЕНТУ

Немирич Віталію_Олексійовичу

Тема проекту (роботи) Вантажний тепловоз потужністю 3000 кВт. Дизель-генератор

керівник проекту (роботи) Кривякін Геннадій Володимирович

(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)

затверджена наказом вищого навчального закладу від «_ _»______ _ року № .

2 Строк подання студентом проекту (роботи) _____________________

3 Вихідні дані до проекту ( роботи) __Потужність тепловоза. Тип дизеля. Тепловідводи дизеля__

_____________________________________________________________

____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно розробити)

_ Провести огляд сучасних конструкцій тепловозів. Розробити концептуальний проект тепловоза для залізниць України. Провести розрахунок охолоджувальних пристроїв дизеля_

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

5 Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень)

5 плакатів формату А1__________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

6 Консультанти розділів проекту (роботи)

Дата видачі завдання __ р______

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН

Студент     ______________ ___Немирич В.О._______

Керівник проекту (роботи) _______________Кривякін Г.В.___________

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

«ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

Факультет (відділення) ___ТМЗ

Кафедра (предметна, циклова комісія) __ЕТТ

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

до дипломного проекту (роботи)

спеціаліст

на тему  Вантажний тепловоз потужністю 3000 кВт. Дизель-генератор

Виконав студент _6_ курсу, групи __ТМЗ-58__

напряму підготовки (спеціальності)

.100501_ Рухомий склад та спеціальна техніка залізничного транспорту .

_________ Немирич В.О.______________

Керівник _______Кривякін Г.В.____________

Рецензент .

Нормоконтролер __проф. В.О. Маслієв _

Харків 2014

РЕФЕРАТ

Пояснювальна записка до ДР: 100 стр., 7 рис., 13 табл., 18 джерел інформації.

Ключові слова: ТЕПЛОВОЗ, ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОР, ОХЛАЖДАЮЩАЯ УСТАНОВКА, ОХОЛОДЖУВАЧ ОЛІЇ.

У дипломній роботі розглянуті тенденції розвитку основних напрямів локомотивобудування і конструкцій сучасних тепловозів. Розроблено концептуальний проект вантажного тепловоза для залізниць України. Проведено розрахунок охолоджувальних пристроїв дизеля.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

. ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ СОВРЕМЕННЫХ ТЕПЛОВОЗОВ

.1 Тепловоз АС6000

.2 Тепловоз SD90MAC

.3 Тепловоз Blue Tiger

.4. Тепловоз серии 2016-Hercules

. КОНЦЕПЦИЯ ПЕРСПЕКТИВНОГО ТЕПЛОВОЗА

.1 Кузов и общая компоновка

.2 Тяговый привод

.3 Дизель

.4 Тележка

. РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКИХ И ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕЛЕЖКИ

.1 Взаимодействие пути и колесно-моторного блока в горизонтальной плоскости

.2 Расчет динамического вписывания

.3 Расчет рамы тележки на прочность

.4 Вывод по разделу

. ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

.1 Основные положения охраны труда

.2 Анализ опасных и вредных веществ

.3 Анализ опасных ивредных производсвенных факторов

.4 Вибрации

.5 Общие мероприятия и средства нормализации микроклимата

.6 Основные требования к производственному освещению

.7 Электробезопасность

.8 Пожарная безопасность

.9 Вывод

. ГРАЖДАНСКАЯ ОБОРОНА87

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ

ВВЕДЕНИЕ

Стремление к повышению скоростей движения на железных дорогах Украины, являющегося важным условием роста провозной способности требует внедрения новых типов тягового подвижного состава.

В настоящее время значительная часть и грузовых перевозок на железных дорогах Украины осуществляется на тепловозной тяге. При этом следует отметить что большая часть тепловозного парка Укрзализныци имеет значительный моральный и физический износ.

Очевидно, что закрепление и развитие, безусловно, положительной тенденции повышения скорости сообщений может быть обеспечено лишь при наличии современного тепловоза, соответствующего следующим требованиям:

высокий уровень безопасности;

высокий уровень эксплуатационной надежности;

благоприятное соотношение цены и мощности;

приемлемые расходы на техническое обслуживание.

Практика эксплуатации тягового подвижного состава во всем мире показывает, что наиболее выгодно использование локомотивов, которые спроектированы с ориентацией на конкретные условия эксплуатации: род службы, параметры состава, скорость, профиль пути, климатические условия. Требуемые характеристики локомотива во многом зависят от конструкции силовой установки, тягового привода и ходовой части - определяющих его тягово-энергетические показатели, надежность и приемлемые показатели взаимодействиия с верхним строением пути. Таким образом, целью данного дипломного проекта является разработка концептуального проекта перспективного грузового тепловоза, выбор конструкции его силовой установки и ходовой части на основании анализа современных конструкций. Разработка системы пневматического подвешивания и проведение расчетов подтверждающих ее работоспособность.

РАЗДЕЛ 1. ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ СОВРЕМЕННЫХ ТЕПЛОВОЗОВ

На рубеже XXI века в определенной степени прояснилось, какие тенденции будут определять развитие тепловозного парка железных дорог мира. На примере некоторых серий тепловозов, освоенных ведущими локомотивостроительными компаниями и практически готовых к широкому внедрению, можно проследить и пути совершенствования основных агрегатов и конструктивных узлов на ближайшую перспективу. Наиболее характерными в этом отношении являются магистральные тепловозы АС 6000 компании General Electric (GE), SD90MAC отделения Electro Motive компании General Motors (EMD GM), Blue Tiger компаний Adtranz и GE, тепловоз серии 2016 - Hercules компании Siemens.

1.1 Тепловоз АС 6000

выпускает тепловозы более 30 лет и постоянно совершенствует их. Еще в 1985 г. появился локомотив с двумя трехосными тележками, имевший улучшенные тягово-эксплуатационные характеристики, повышенную надежность и топливную экономичность, уменьшенные затраты на ремонт и техническое обслуживание. Улучшение характеристик достигнуто в результате увеличения мощности дизеля, генератора и тяговых двигателей, а также оптимизации работы тягового привода с помощью микропроцессорной системы управления, обеспечившей гибкое регулирование с лучшим использованием коэффициента сцепления при тяге и торможении. Надежность повышена благодаря уменьшению числа деталей и появлению возможности выявления и устранения перегрузок. Электронное регулирование впрыска снизило потребление топлива. Важным этапом явилось создание тепловоза АС 6000 (рис. 1.1) мощностью 6250 л. с., работы над которым были начаты в 1991 г., а первые локомотивы введены в эксплуатацию в 1997 г.

Рис. 1.1 - Тепловоз АС 6000

Новый шестиосный тепловоз с двумя трехосными тележками имеет одну кабину управления и кузов капотного типа. В центральной части под рамой кузова закреплен топливный бак, сваренный из стального листа толщиной 16 мм. Дизель-генератор установлен на раме над топливным баком. V-образный дизель GE7HDL, разработанный с использованием опыта немецкой фирмы Motoren-Werke Mannheim (MWM), успешно работающей в этой области на протяжении нескольких десятилетий, отличается в лучшую сторону от прежнего типового GE7FDL, хотя число цилиндров и частота вращения остались неизменными (таблица). Он имеет два турбонагнетателя - по одному для каждого ряда цилиндров (турбонагнетатель - собственная разработка GE) [1, 2].

Дизель четырехтактный (что характерно для всех тепловозов GE), с литым чугунным блоком цилиндров и углом развала между рядами 45°. Он имеет четыре клапана на цилиндр, поршни со стальной головкой и алюминиевой юбкой, непосредственный впрыск, кулачковые валы по обе стороны блока, впускной и выпускной коллекторы, размещенные между рядами цилиндров. Применена электронная система управления впрыском, но возможна и механическая. Давление впрыска повышено до 1500 бар для лучшего распыления топлива и ускорения его сгорания. Индивидуальные топливные насосы высокого давления не имеют штанг толкателей, что уменьшает неравномерность подачи топлива по цилиндрам. Каждый ряд цилиндров оборудован отдельным промежуточным охладителем наддувочного воздуха.

Холодильник в системе охлаждения дизеля раздельный, вода после секций холодильника разделяется на два потока, причем часть ее возвращается в дизель, а остальная охлаждается до более низкой температуры и затем используется в промежуточных охладителях. Для повышения производительности в холодильнике установлены два вентилятора, хотя при работе дизеля на основных режимах, что занимает большую часть времени, достаточно одного.

Блок цилиндров целиком отлит из чугуна с шаровидным графитом, который примерно на 60 % прочнее легированного, использованного в блоке дизеля GE7-DL, и на 45 % повышает жесткость конструкции. Чугунные втулки цилиндров запрессованы в блок, их посадочные поверхности в верхней части блока расположены вблизи зоны действия максимальных сил. Сверху на втулку через стальную прокладку опирается цилиндровая крышка, притянутая к блоку стальными болтами. Чугунные цилиндровые крышки имеют одинаковый с блоком коэффициент теплового расширения. Стальная прокладка под цилиндровой крышкой не сообщается с каналами для охлаждающей жидкости, так что система охлаждения полностью защищена от загрязнения продуктами сгорания, а охлаждающая жидкость не может попасть в цилиндры дизеля. На каждую шатунную шейку кованого коленчатого вала опираются шатуны противоположных цилиндров. При этом улучшаются условия смазывания шатунных подшипников и становятся более равномерными нагрузки. Сварно-литой картер нового дизеля сделан вместительнее на 30 % для увеличения периодичности замены масла.

Тепловоз имеет шесть асинхронных тяговых двигателей GEB13 особо прочной конструкции. В продолжительном режиме каждый тяговый двигатель развивает силу тяги 123 кН при расчетном коэффициенте сцепления 0,4 без какой-либо опасности перегрева. Двигатели имеют опорно-осевое подвешивание на подшипниках с коническими роликами. Тяговый редуктор заполнен смазкой, которая используется также для подшипника тягового двигателя со стороны шестерни. Вал якоря тягового двигателя выполнен как одна деталь с шестерней, что устраняет возможность ее смещения. Охлаждающий воздух подается в двигатель со стороны шестерни для лучшего охлаждения наиболее нагруженного места и снижения сопротивления потоку воздуха на выходе. В асинхронном двигателе нет ни щеток, ни коллектора, поэтому ему нужен лишь минимальный уход. Смазку подшипников якоря меняют раз в год, уровень масла в тяговом редукторе проверяют раз в квартал.