Оценка тяговых и экономических показателей тепловозов в поездной работе с использованием их индивидуальных энергетических и экономических характеристик Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Технические науки

113

3. Графкина М.В., Сдобнякова Е.Е. Мероприятия по сокращению выбросов парниковых газов от автотранспорта, Экологические аспекты эксплуатации транспортной инфраструктуры // Сборник материалов круглого стола 2 декабря 2013 г. - М.: МИИТ, 2014. - C. 46-48.

ОЦЕНКА ТЯГОВЫХ И ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕПЛОВОЗОВ В ПОЕЗДНОЙ РАБОТЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИХ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ И ЭКОНОМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

© Михеев В.А.*

Омский государственный университет путей сообщения, г. Омск

В статье рассмотрен подход к оценке тяговых и экономических показателей тепловозов в поездной работе с использованием их индивидуальных энергетических и экономических характеристик, в основу которого положена статистико-аналитическая методика. Статистикоаналитическая методика использует основные положения теории локомотивной тяги и результаты экспериментальных исследований режимов работы магистральных тепловозов в грузовом движении.

Ключевые слова: тепловоз, тяговая характеристика, эксплуатационная экономичность.

Для оценки тяговых и экономических показателей тепловозов в поездной работе с использованием их индивидуальных энергетических и экономических характеристик на начальном этапе расчета определяется распределение времени ее эксплуатационной работы по позициям контроллера машиниста.

Принимаем, что распределение времени работы дизель-генераторной установки по позициям контроллера машиниста зависит от продолжительности использования тепловоза на каждом из эксплуатационных режимов за время поездки [1-3]:

tn = L + tem > (1)

где tde - время работы тепловоза в режиме тяги и выбега при движении поезда по участку с постоянной скоростью;

teen - вспомогательное время работы тепловоза, затраченное на режим простоя тепловоза в горячем состоянии, на разгоны и замедления поезда, на переходные процессы, поддерживающие установленную скорость движения.

Доцент кафедры «Вагоны и вагонное хозяйство», кандидат технических наук.

114

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Время работы тепловоза в режиме тяги и выбега при движении поезда по участку обращения определяем по выражению:

где tdei - время работы тепловоза на /'-ой позиции контроллера машиниста;

tdeij = Sj / Vj - время движения тепловоза на i-й позиции контроллера машиниста по j-у элементу профиля пути;

Sj - длина j-го элемента профиля пути;

Vj - установленная скорость движения поезда на j-м элементе профиля пути;

ппк - количество позиций контроллера машиниста.

Время движения тепловоза с постоянной скоростью на i-й позиции контроллера машиниста по каждому j-у элементу участка пути определяем из условия равновесия удельных сил, действующих на поезд в режиме тяги и выбега. Величину требуемой касательной силы тяги локомотива (Fj и соответствующую i-ю позицию контроллера машиниста (П), обеспечивающую равномерное движение поезда на каждом j-м элементе профиля пути с учетом заданных скоростей движения, веса и структуры поезда, находим из условия f(V) = Fj - Wj = const [4].

Тяговые расчеты с использованием метода равномерных скоростей выполнялись приближенным способом, основанным на предположении, что поезд на каждом элементе спрямленного профиля пути движется с постоянной скоростью, при переходе поезда с одного элемента на другой скорость меняется мгновенно [5].

Принятый способ определения времени движения тепловоза с поездом по участку при условии постоянства скорости не учитывает времени, затраченного на простой, на разгоны и замедления, на переходные процессы. Распределение времени работы тепловоза в переходных режимах, в режиме разгона и замедления поезда, в режиме стоянок на путях станций депо принимаем в соответствии с вероятностным законом распределения времени работы поездных локомотивов в грузовом движении, полученном на основе исследований проведенных сотрудниками ОмГУПСа в процессе опытных поездок [6].

Вспомогательное время работы дизель-генераторной установки тепловоза по позициям контроллера машиниста на указанных выше режимах рассчитываем с использованием распределения Пуассона:

Ппк j

^ дв ^ dei

i=0 i=0 j=1

deij ,

(2)

P = 0,557

0,07” n!

е

-0,07

10

(3)

где n - позиция контроллера машиниста.

Технические науки

115

Используя сформированное распределение времени эксплуатационной работы дизель-генераторной установки тепловоза по позициям контроллера машиниста, определяем ее эксплуатационную экономичность для заданного участка обращения и ожидаемых условий эксплуатации.

Величину удельного расхода топлива на тягу оцениваем величиной расхода топлива на измеритель работы (104 ткм) [4]:

q =

10000Ви Qn l

где Bn - суммарный расход топлива тепловозом за поездку; L - протяженность участка обслуживания.

(4)

Суммарный расход топлива за поездку определяем как сумму расхода топлива при движении тепловоза в режиме тяги и выбега, торможения и вынужденных стоянок [1-3]:

В = В + В =Уn N b L +УnN

п дв всп с ei ei dei с e

b L ,

ei ei dei ’

(5)

где Вдв, Ввсп - соответственно расход топлива дизелем при работе тепловоза в режиме тяги и выбега и вспомогательный расход топлива дизелем;

Вест - расход топлива на /'-ой позиции контроллера машиниста при работе тепловоза на вспомогательных режимах;

пс - количество секций тепловоза;

Nei - эффективная мощность дизеля тепловоза на /-ой позиции контроллера машиниста;

bei - удельный эффективный расход топлива дизеля тепловоза на /-ой позиции контроллера машиниста.

Среднеэксплуатационный расход топлива дизель-генераторной установкой представляем как отношение количества израсходованного топлива за поездку к выполненной работе дизелем [4]:

b = * = b А

В

Nei (^dei + ^ест )

/=0

(6)

где A - суммарная работа дизель-генераторной установки тепловоза, кВт-ч.

Для практического использования в локомотивных депо описанной выше методики и реализующей ее математической модели разработана и предлагается программа «Форм1» [7]. Программа предназначена для расчета величины удельного расхода топлива дизель-генераторной установкой тепловоза при движении с составом от пункта отправления до пункта назначения с установленными на перегоне скоростями.

116

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Программа может работать в двух режимах: в режиме расчета и режиме редактирования. Управление программой осуществляется при помощи инструментальных кнопок и команд панели меню. Внешний вид формы рабочих окон программы представлен соответственно на рис. 1 и 2.

Рис. 1. Форма окна «Исходные данные»

Рис. 2. Форма окна «Данные элементов»

Технические науки

117

Для выполнения расчета необходимо заполнить графы в окне «Исходные данные»: серия тепловоза; номер тепловоза; номинальная мощность секции; количество секций; масса и структура состава (количество вагонов различного типа в составе в долях); время поездки; температуру окружающей среды.

При этом информация об участке обслуживания включает в себя: количество и номер элементов; длину элементов; крутизну элементов; установленные скорости движения на элементах участка. В графе «Примечание» вносится наименование пункта пути и прочие сведения по необходимости.

Информация о профиле участка и установленных скоростях движения формируется вручную, либо загружается из базы данных. Программой предусмотрена корректировка, загружаемых из базы данных профилей и их характеристик.

Несомненно, что показатели эксплуатационной экономичности тепловозов, рассчитанные по разработанной программе, являются косвенными при оценке технического состояния эксплуатируемого парка. Тем не менее, формирование базы данных по эксплуатируемому парку депо и ее обработка по соответствующим алгоритмам может служить существенной дополнительной информацией при формировании системы ремонта дизельного подвижного состава по состоянию.

Список литературы:

1. Сковородников Е.И., Чулков А.В., Михеев В.А., Ахметов С.И. Разработка математической модели для формирования режимов работы и расхода топлива магистральных тепловозов // Омский научный вестник. - Омск, 2009. - № 2 (80). - С. 143-146.

2. Сковородников Е.И., Михеев В.А., Гришина Ю.Б. Формирование режимных карт ведения поезда тепловозом на заданном участке эксплуатации // Актуальные вопросы современной науки. - 2010. - № 10. - С. 124-129.

3. Михеев В.А. Расчет времени эксплуатационной работы дизель-генераторной установки тепловоза по позициям контроллера машиниста // Вестник ИрГТУ - Иркутск: ИрГТУ 2010. - № 2 (42). - С. 142-146.

4. Методы оценки технического состояния, эксплуатационной экономичности и экологической безопасности дизельных локомотивов / Под ред. А.И. Володина. - М.: ООО «Желдориздат», 2007. - 264 с.

5. Кузьмич В.Д., Руднев В.С., Френкель С.Я. Теория локомотивной тяги / Под ред. В.Д. Кузьмича. - М.: Издательство «Маршрут», 2005. - 448 с.

6. Михеев В.А., Чулков А.В., Гришина Ю.Б., Тарута М.В. Режимы работы магистральных тепловозов на восточном полигоне железных дорог России // Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте 2009: сборник науч. тр. Sworld. Том 1. Номер 2. - Одесса: Куприенко Сергей Васильевич, 2009. - С. 35-36.

118

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

7. Порываева Д.В., Бурнышева В.Н., Михеев В.А. Программный модуль оценки экономических показателей эксплуатации тепловозов // Технологическое обеспечение ремонта и повышение динамических качеств железнодорожного подвижного состава: материалы Второй Всероссийской научнотехнической конференции с международным участием. - Омск: ОмГУПС, 2013. - С. 81-86.

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕЛКОМОДУЛЬНЫХ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ ПРИВОДОВ РАСКРЫТИЯ АНТЕНН КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НА ИХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

© Новиков Е.С.* *, Капорская С.А.*

Сибирский федеральный университет, г. Красноярск

Рассмотрено влияние погрешностей изготовления мелкомодульных зубчатых передач на их функциональные характеристики для обоснования и выбора полей допусков при проектировании и изготовлении приводов раскрытия антенн космических аппаратов.

Ключевые слова привод, мелкомодульная зубчатая передача, профиль зуба, эвольвента, погрешность профиля, поле допуска, угол профиля, радиус кривизны эвольвенты.

Повышение нагрузочной способности, а так же других функциональноэксплуатационных характеристик приводов раскрытия антенн космических аппаратов (КА), с одновременным снижением их массогабаритных показателей является одной из приоритетных задач современного спутникостроения.

Основными элементами приводов раскрытия КА являются мелкомодульные зубчатые передачи, имеющие модуль 0,25-0,5 мм.

Для обеспечения нагрузочной способности, прочности и долговечности мелкомодульных зубчатых передач необходимо не только выбрать материалы, с необходимыми физико-механическими свойствами, способ упрочнения, обеспечивающий необходимые свойства материала и геометрические параметры передачи, но и обоснованно назначить поля допусков на изготовление.

Погрешности изготовления оказывают влияние, как на прочность, так и на качественные показатели уже изготовленных мелкомодульных зубчатых передач. Показателями точности зубчатых передач являются нормы кинематической точности, плавности работы и контакта зубьев.

* Доцент кафедры «Прикладная механика», кандидат технических наук.

* Студент.