3. Выбор оборудования и его компоновка на тепловозе

3.1 Общие принципы выбора оборудования

В общем случае проектируемый тепловоз можно представить состоящим из четырех основных частей: дизеля, тяговой передачи, экипажа и вспомогательного оборудования.

Дизель - самый тяжелый по весу и наиболее крупный по габа­ритным размерам узел - обычно устанавливается на главную раму примерно посередине машинного отделения магистральных тепло­возов и в средней части главной рамы тепловозов капотного типа. Тем самым обеспечивается примерно равномерное нагружение те­лежек или колесных пар нетележечных тепловозов.

Вспомогательные механизмы тепловоза могут включать в себя следующее оборудование или машины (наиболее крупные узлы):

- тормозной компрессор с приводом,

- шахта холодильника с главным вентилятором охлаждения воды и масла дизеля;

- двухмашинный генератор (или стартер-генератор и вспомогатель­ный генератор);

- передний и задний распределительные редукторы;

- вентиляторы охлаждения ТЭД передней и задней тележек (или вентилятор централизованного воздухоснабжения ЦВС);

- высоковольтная камера;

- аккумуляторная батарея;

- топливный бак с 2/3 запасами топлива.

Вспомогательные механизмы в основном размещаются в ма­шинном отделении тепловоза. Топливный бак с запасом топлива и аккумуляторную батарею, установленную в боковые ниши топливно­го бака, размещают между тележками симметрично центра тяжести кузова тепловоза.

3.2. Компоновка оборудования на тепловозе

Для определения весогабаритных характеристик основных узлов и оборудования следует ориентироваться на аналогичные параметры тепловоза прототипа. Для выполнения развески проектируемого тепловоза в курсовой работе достаточно выбрать 8-10 основных узлов, образующих верхнее строение тепловоза, и тележки с элементами тягового привода. Развеска позволяет определить положение центра тяжести верхнего строения тепловоза и распределение нагрузок по его тележкам и колёсным парам.

Экипажная

Главная

рама

Тележки

Кузов

Кабина

машиниста

Рама

тележки

Колёсные

пары

Рессорное

подвешивание

3.3 Развеска оборудования локомотива

Развеска позволяет определить положение центра тяжести верхнего (надтележечного) строения локомотива и распределение нагрузок по его тележкам и (или) колесным парам. Таблица 3.1.

Характеристики основных узлов и оборудования 1 секции тепловоза 2ТЭ10М

№ пп	Наименование узла или оборудования	Вес Gi, кН	Плечо, м	Момент, Нм
1	Дизель	311.1	9.2	2862.12
2	Шахта холодильника с вентиляторами	47.14	12.4	584.5
3	Водомасляный теплообменник	5.8	9.75	56.55
4	Главная рама кузова	121.8	9.6	1093
5	Тормозной компрессор с приводом	6.5	7.68	43.2
6	Кузов	99.6	10.11	1006
7	Топливный бак с 2/3 запасами топлива	59	6.5	383.5
8	Аккумуляторная батарея	16.3	9.24	144.23
9	Высоковольтная камера	26.8	8.04	209.3
10	Тележка	252.3х2	-	-
11	Кабина машиниста	13.9	1.5	20.85
12	Вентилятор тележки с приводом	1.7	6.3	10.71
	Итого	1214.2	-	6413

Последовательность выполнения развески проектируемого тепловоза:

- вес каждого i-го узла представим в виде вектора силы тяжести приложенного в его центре тяжести и обозначим G_i;

- ось моментов z (см. рис. в Приложении) совмещаем с осью передней автосцепки тепловоза; ось х – с головками рельсов колеи;

- на схеме компоновки отмечаем расстояния от векторов сил тяжести узлов G_i до оси моментов z и обозначаем l_i ;

- составляем весовую ведомость тепловоза, которую представляем в табличной форме, с помощью которой определяем вес верхнего строения тепловоза Σ G_i и суммарный момент сил тяжести Σ М_i ;

-определяем координату х_цт центра тяжести верхнего строения тепловоза пл следующей формуле, м

х_цт = Σ М_i / Σ G_i , м (12)

х_цт =6412Нм/1214.2кН=5.28м

где Σ М_i – суммарный момент сил тяжести узлов и оборудования, входящих в верхнее строение тепловоза, кН м

Σ М_i = Σ G_i l_i, Н*м (13)

где Σ G_i – вес верхнего строения тепловоза, кН;

l_i - плечо приложения силы тяжести i-го узла относительно оси моментов z;

n – количество узлов и оборудования, составляющих верхнее строение локомотива.

Для определения нагрузок на тележки используем уравнения статики. Раму тепловоза представляем в виде балки, расположенной на двух мнимых опорах. Нагрузки на тележки заменяют реакциями Р_А и Р_Б мнимых опор. Для нахождения двух неизвестных величин Р_А и Р_Б составляем уравнение статики: уравнение проекций всех сил а вертикаль z (ось ординат) и уравнение моментов этих сил относительно оси

Р_А + Р_Б - Σ G_i = 0, (14)

Р_А l_A + Р_Б l_Б - Σ G_i х_цт = 0, (15)

где Р_А, Р_Б – реакции в мнимых опорах тележек, вызванные действием силы тяжести (веса) Σ G_i верхнего строения тепловоза, кН;

l_A, l_Б – расстояние от оси моментов z до мнимых опор А первой (по ходу) тележки и Б второй тележки, м.

L_б = l_A + l_Б , м (16)

где L_б – база проектного тепловоза, м.

Находим значения реакций в мнимых опорах тележек:

Р_А = 507.5 кН,

Р_Б = 492.5 кН.

По нормали, применяемых пи проектировании тепловозов, неравномерность распределения нагрузок δ2П по колесным парам разных тележек не должна превышать величины 0,03.

δ2П = ‌‌‌‌|2П₁ – 2П₂|/2П, (17)

где 2П₁ – нагрузка от каждой из колесных пар первой (по ходу) тележки, кН

2П₁ = (Р_А + G_m)/n_m, кН (18)

где G_m – вес тележки тепловоза, кН;

n_m – количество осей в тележке, кН;

2П₂ – нагрузка от каждой из колесных пар второй тележки, кН

2П₁ = (507.5 + 235.9)/6 = 123.9 кН

2П₂ = (Р_Б + G_m)/n_m ; кН (19)

2П₂ = (492.5 + 235.9)/6 = 121.4 кН

2П – нагрузка от колесной пары на рельсы при равномерном распределении нагрузок по колесным парам тепловоза, кН

2П = Р_сц /n_о, кН (20)

где Р_сц – сцепной вес локомотива, кН;

n_о - число сцепных осей локомотива.

2П = 227 кН

δ2П = ‌‌‌‌|2*123.9 – 2*121.4 |/2*227 = 0,011

Т.к δ2П = 0,011, значит, колесные пары одной тележки имеют одинаковое нагружение.