5. Выбор дизеля проектируемого тепловоза
Для унификации тепловозных дизелей в качестве энергетической установки проектируемого тепловоза целесообразно использовать дизель типа Д49. Номинальная эффективная мощность Nе для тепловозных дизелей мощностного ряда Д49 составляет от 880 кВт до 4410 кВт при изменении среднего эффективного давления в цилиндре ре от 0,80 МПа до 2,25 МПа и числа цилиндров Z от 8 до 20.
Взаимная связь параметров и режимов работы дизеля выражается уравнением [9]
(72)
где τ – тактность дизеля (τ=4 для четырехтактного двигателя Д49);
Nе – номинальная эффективная мощность дизеля, кВт;
Z – число цилиндров;
Vh – рабочий объем цилиндра, м3 (Vh=0,0138 м3 для дизеля типа Д49 с диаметром цилиндра D=0,26 м и ходом поршня S=0,26 м);
nд ном – номинальная частота вращения коленчатого вала дизеля, об/мин.
Для проектируемого тепловоза значение Nе (кВт) известно (см. пункт 1.5), граничные значения номинальной частоты вращения известны (см. пункт 4.2), допустимые значения среднего эффективного давления известны (см. таблицу 7). Требуется определить число цилиндров Z, при котором для заданной номинальной мощности дизеля Nе выполняются ограничения
nг min ≤ nд ном ≤ nг max и ре min ≤ ре ≤ ре max.
С этой целью по уравнению (72) рассчитывают зависимости ре= f(nд ном) для дизелей с одинаковой мощностью Nе, но различным числом цилиндров Z, и далее полученные зависимости графически совмещают с ограничениями частоты вращения дизель-генератора nг min и nг max, а также с ограничениями среднего эффективного давления в цилиндре дизеля ре min и ре max (см. рисунок 2).
Примечание: число секций V-образного дизеля Д49 может быть четным (то есть 4, 6, 8, 10) при числе цилиндров 8, 12, 16 и 20 соответственно [9]
Таблица 7.
Допустимые значения среднего эффективного давления ре для четырехтактных тепловозных дизелей с различной номинальной эффективной мощностью [9]
Ne, кВт |
500 |
1000 |
1500 |
2000 |
2500 |
3000 |
3500 |
4000 |
4500 |
ре min, МПа |
0,60 |
0,75 |
0,95 |
1,15 |
1,25 |
1,30 |
1,45 |
1,50 |
1,60 |
ре max, МПа |
1,10 |
1,25 |
1,50 |
1,60 |
1,75 |
1,85 |
2,00 |
2,10 |
2,20 |
|
Рис.2. Выбор параметров и режимов работы дизель-генераторной установки на проектируемом тепловозе |
Полученные графики позволяют выбрать сочетание технических параметров дизель-генераторной установки с заданной мощностью Nе, а именно сочетание величин Z, nд ном (об/мин) и ре ном (МПа), при котором выполняются ограничения nг min ≤ nд ном ≤ nг max и ре min ≤ ре ≤ ре max. По результатам расчетов необходимо заполнить таблицу 8.
Таблица 8.
Основные технические параметры дизель-генераторной установки проектируемого тепловоза
№ п/п |
Название параметра |
Значение параметра |
Тяговый генератор (серия ………..) |
||
1. |
Линейная токовая нагрузка в продолжительном режиме, А/м |
|
2. |
Минимальная возможная частота вращения на номинальном режиме, об/мин |
|
3. |
Максимальная допустимая частота вращения, об/мин |
|
Дизель (серия Д49) |
||
4. |
Число цилиндров |
|
5. |
Номинальная частота вращения коленчатого вала, об/мин |
|
6. |
Среднее эффективное давление в цилиндре на номинальном режиме работы, МПа |
|