автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Повышение эффективности использования локомотивов в условиях эксплуатации на железных дорогах восточного региона России

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ .3

1. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЗОВ С ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ НА САХАЛИНСКОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГЕ.8

1.1. Состояние проблемы и задачи исследования.8

1.2. Разработка методики оценки основных параметров работы дизель-гидравлических установок тепловозов в условиях эксплуатации .:.9

1.3. Экспериментальная оценка основных параметров работы дизель-гидравлических установок .13,

1.4. Повышение эффективности использования тепловозов в условиях эксплуатации.18

1.5. Выводы по разделу 1.21

2. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОВОЗОВ ------------------------

В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ.23

2.1. Состояние проблемы и задачи исследования.23

2.2. Предпосылки к разработке математической модели охлаждающего устройства с комбинированным воздухоснабжением . 28

2.3. Математическое моделирование процессов теплообмена в охлаждающем устройстве с комбинированной системой воздухоснабжения .30

2.4. Анализ уравнений теплового баланса для охлаждающего устройства с системой рециркуляции воздуха.41

2.5. Анализ нестационарных процессов в тепловозной системе охлаждения с рециркуляцией воздуха.44

2.6. Анализ процессов тепломассообмена при следовании тепловозов в протяженных тоннелях.52

2.7. Результаты исследований охлаждающего устройства с комбинированным воздухоснабжением .54

2.8. Выводы по разделу 2.73

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН ИНТЕНСИВНОГО ИЗНОСА ГРЕБНЕЙ

ЛОКОМОТИВНЫХ КОЛЕС В КРИВЫХ МАЛОГО РАДИУСА.76

3.1. Состояние проблемы и задачи исследования.76

3.2. Анализ существующих методов исследования условий движения локомотивов в кривых .77

3.3. Квазидинамическая модель вписывания трёхосных локомотивных тележек в кривые .82

3.4. Анализ влияния различных факторов на интенсивность износа гребней локомотивных колес в кривых малого радиуса .90

3.5. Выводы по разделу .97

-ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ----------

В результате исследований автором осуществлено теоретическое обобщение с целью решения научной проблемы - повышения эффективности использования локомотивов в условиях эксплуатации на железных дорогах восточного региона России, имеющей важное народнохозяйственное значение.

В диссертации (в форме научного доклада) по данной проблеме решены следующие задачи.

1. Разработана методика оценки основных параметров дизель-гидравлических установок с учетом вероятностного характера изменения нагрузки. Использование методики для исследования силовой установки тепловоза позволило установить, что существенное влияние на ее экономичность оказывают коэффициенты использования крутящего момента дизеля и вариации силы тяги. Учет этого положения в условиях эксплуатации позволяет повысить экономичность передачи на 1,75% с расширением диапазона экономичной работы до 15%.

2. Исследование работы гидравлических передач тепловозов на участках железных дорог с переменным профилем показало, что повышение экономичности гидропередачи достигается постановкой гидромуфты в качестве третьей ступени передачи. Она увеличивает диапазон рабочих скоростей, создает наиболее вероятные режимы в диапазоне малых скоростей и значительно улучшает работу силовой установки на частичных нагрузках. В горных условиях гидромуфта дает возможность осуществлять рекуперацию энергии для привода вспомогательных агрегатов тепловоза и торможения поезда на уклонах до 8,5%о.

3. Предложено охлаждающее устройство (ОУ) тепловоза с комбинированной системой воздухоснабжения (КСВ), обеспечивающее замкнутую рециркуляцию воздуха между охлаждающим устройством и дизельным помещением (ДП), а при прохождении в тоннелях нижний подвод воздуха через дополнительное впускное устройство (ДВУ). В результате достигнуто поддержание стабильных температур перед фронтом радиаторов холодильника независимо от температуры наружного воздуха и расчетных температур при следовании тепловозов в тоннелях, что повысило надежность работы охлаждающего устройства, вспомогательных систем и экономичности силовой установки.

4. Разработана детерминированная математическая модель предложенной системы рециркуляции воздуха (СРВ) из условия стационарности тепловых процессов в ОУ и ДП, учитывающая неравномерность распределения температур tcP и tgn в различных климатических условиях эксплуатации тепловозов. По результатам эксперимента выбраны рациональные параметры СРВ ( SBP =0,68-гО,86; SHP =0,31+0,38) и разработаны технические требования к ОУ с СРВ и к системе автоматического регулирования параметров СРВ, которые учтены при создании новых магистральных тепловозов.

5. Разработана математическая модель нестационарных процессов в тепловозной СО и СРВ, с помощью которой исследованы динамические показатели водовоздушной и воздушноводомасляной СО, а, следовательно, эффективность прогрева тепловозов при их отстое в горячем резерве в зимних условиях и различных частотах вращения коленчатого вала. Установлено, что скорость прогрева теплоносителей силовой установки при функционировании СРВ увеличивается в 2-3 раза по сравнению со штатной системой прогрева.

6. Разработаны математические модели стационарных и нестационарных процессов тепломассообмена при движении тепловоза в протяженном тоннеле, позволяющие выбрать рациональные параметры устройств нижнего подвода воздуха и оценить скорость изменения температур теплоносителей дизеля и воздуха в воздухо-заборных устройствах двигателя и вспомогательных систем тепловоза, а также воздуха в свободном пространстве тоннеля. Установлено, что расчетные температуры воздуха в указанных выше устройствах обеспечиваются при выбранных рациональных параметрах SflBy = (0,4 -=- 0,45)SB)K.

7. Результатами теоретических и экспериментальных исследований доказана высокая эффективность работы ОУ с новой КСВ. Технико-экономическими расчетами установлено, что при внедрении на магистральных тепловозах ОУ с КСВ годовой экономический эффект составит 25,7 тыс.р на один тепловоз.

8. Разработана достоверная квазидинамическая модель вписывания 3-осных локомотивных тележек в кривые малого радиуса, позволяющая учесть и описать наблюдающиеся в экспериментах факты: перекосная установка локомотивных тележек в рельсовой колее, значительное давление гребня набегающего колеса на наружный рельс, рост интенсивности бокового износа гребней колес.

Наличие этих фактов объясняется тем, что при движении по кривым малого радиуса локомотивные тележки не могут сохранять хордовое положение; суммарное действие всех приложенных к тележке сил создаёт перекосную установку, при этом наибольший угол перекоса тележки, меньше предельного угла, определяемого кривизной и шириной рельсовой колеи. С увеличением угла перекоса пропорционально увеличивается давление гребня набегающего колеса на рельс, при этом резко возрастает износ гребней колес.-----------

9. Для радикального решения проблемы износа гребней локомотивных колес необходимо на локомотивах, работающих на участках с кривыми малого радиуса, устанавливать специальные разворотные устройства, обеспечивающих принудительное удержание тележек в хордовом положении. Разработана конструкция устройства для автоматического управления тележками локомотива в кривых участках пути (Патент РФ № 2119437, 27.09.98).

1. Тепловоз ТГ16. Логунов В.Н., Григоренко В.Г. и др. М.: «Транспорт», 1976. - С. 192.

2. Правила тяговых расчетов для поездной работы / Гребенюк П.Т., Долганов А.Н. Григоренко В. Г. и др. М.: Транспорт, 1985. - С. 287.

3. Боковой износ рельсов и гребней колесных пар подвижного состава в кривых / Под ред. В.Г. Григоренко. Хабаровск: ХабИИЖТ, 1991.-С.143.

4. Григоренко В.Г. Повышение эффективности работы вспомогательных систем тепловозов в условиях эксплуатации. Монография. Хабаровск: ДВГУПС, 1997. - С.106

5. Григоренко В.Г. Исследование причин интенсивности износа гребней локомотивных колес в кривых малого радиуса. Монография. Хабаровск: ДВГУПС, 1998. - С. 90.

6. Соломонов В.М., Кузьменко В.И., Григоренко В.Г. и др. Анализ работы тепловоза ТГ16 в условиях о. Сахалин // Материалы XXVI научно-технической конференции кафедр института. Вып. 5. Вагоны и локомотивы. - Хабаровск: ХабИИЖТ. -1969. - С. 27-30.

7. Соломонов В.М., Кузьменко В.И., Григоренко В.Г. и др. Оценка работы узлов тепловоза ТГ16 // Материалы XXVI научно-технической конференции кафедр института. Вып. 5. Вагоны и локомотивы. - Хабаровск: ХабИИЖТ. - 1969. - С. 13-14.

8. Соломонов В.М., Григоренко В.Г, Дмитренко И.В. Влияние неодновременного впрыска топлива в цилиндр двигателя 2Д100 // Материалы XXVI научно-технической конференции кафедр института. Вып. 5. Вагоны и локомотивы. - Хабаровск: ХабИИЖТ. -1969.-С. 27-30.

9. Григоренко В.Г. К вопросу расширения диапазона рабочих скоростей гидропередачи тепловоза ТГ16 II Материалы XXVI научно-технической конференции кафедр института. Вып. 5. Вагоны и локомотивы. - Хабаровск: ХабИИЖТ. - 1969. - С. 18-23.

10. Григоренко В.Г. Эксплуатационные испытания переходных процессов гидропередачи типа УГП820/201 тепловоза ТГ16 II Сборник трудов. Вып. 41. Хабаровск: ХабИИЖТ. -1970. - С. 224-236.

11. Григоренко В.Г. Исследование режимов работы гидравлических передач тепловозов в эксплуатационных условиях II Материалы XXVI научно-технической конференции кафедр института. Вып. 4. Вагоныи локомотивы. Хабаровск: ХабИИЖТ. -1971. - С.29-33.

12. Григоренко В.Г. и др. К вопросу использования ступени гидромуфты гидропередачи тепловоза ТГ16 Н Материалы XXVII научно-технической конференции молодых ученых кафедр института. Вып. 6. Секция «Подвижной состав». Хабаровск: ХабИИЖТ, 1973. - С. 33-36.

13. Первушин В.М., Григоренко В.Г. Результаты испытаний тяго-во-сцепных качеств тепловоза серии ТГ16 // Вопросы эксплуатации локомотивов в условиях Дальнего Востока: Межвуз. сб. науч. тр. -Новосибирск, 1979. Вып. 204/17. - С. 37-47.

14. Рогачев Е.Я., Ергунов П.М., Григоренко В.Г., Туров Л.С. А.С.713731, МКИ В61 С 5/02; В 61 С 17,04; В 61 Д 27/00. Холодильная камера тепловоза. Б. И. 1980, № 5.

15. Григоренко В.Г., Кравченко Е.А., Постол Б.Г. и др. Экспериментальное определение сопротивлений подвижного состава колеи1067 и 1520 мм (на тележках колеи 1067 мм). Деп. В ЦНИИТЭИ МПС 27.04.81, № 1516/81.

16. Опытно-производственная проверка способов уменьшения интенсивности бокового износа рельсов и колесных пар в кривых малого радиуса. Отчет о НИР. Инв.№ 02.910042305. Хабаровск: ХабИИЖТ, 1990.-С. 72.

17. Григоренко В.Г., Кравчук В.В., Широглазов В.В. Особенности износа гребней локомотивов на участках с трудным профилем // Тезисы докладов XXXVII научно-технической конференции. Хабаровск: ХабИИЖТ, 1991. - С. 53-59.

18. ГригоренкоВ.Г., Петрусенко О.Н. Модернизация охлаждающих устройств тепловозов серии ТЭ10М. Проблемы железнодорожного транспорта Дальневосточного региона // Сб. науч. тр. -Хабаровск: ХабИИЖТ, 1991. С. 21-24.

19. Григоренко В. Г. Статистическая оценка основных параметров дизель-гидравлических установок тепловозов. Учебное пособие. Хабаровск: ХабИИЖТ, 1991. - С. 86.

20. Григоренко В.Г., Кулинич Ю.М, Брехов Г.Т. Исследование быстродействующих процессов // Тезисы докладов XXXVIII научно-технической конференции. Ч.З. Хабаровск: ДВГАПС, 1993. - С. 33-34.

21. Григоренко В.Г., Широглазов В.В., Брехов Г.Т., Закомор-ный Г.В. К вопросу о статической развеске локомотивов ¡1 Тезисы докладов XXXVIII научно-технической конференции. Ч.З. Хабаровск: ДВГАПС, 1993. - С. 34-36.

22. Григоренко В.Г., Доронин C.B. Особенности движения тяжеловесных поездов на участках с кривыми малого радиуса // Межвуз. сб. науч. тр. Хабаровск: ДВГАПС, 1994. - С. 19-21.

23. Григоренко В.Г., Доронин C.B. Исследование интенсивности бокового износа рельсов и гребней колесных пар на участках железных дорог с кривыми малого радиуса // Тезисы докладов Дальневосточной научно-практической конференции. Владивосток, 1995.-С. 3-4.

24. Исследование интенсивности износа контактирующих поверхностей колесных пар подвижного состава и головок рельсов в кривых малого радиуса. Отчет о НИР. № ГР 01.9.70002228, 1995, № ГР 01.9.70002229,1996. Хабаровск: ДВГУПС.

25. Исследование интенсивности бокового износа гребней колес локомотивов в кривых малого радиуса II В.Г.Григоренко, В.И.Доронин, С.В.Доронин, АЕ.Стецюк. Тезисы докладов VI научно-технической конференции посвященной 100-летию МИИТ. М., 1996. - С. 9-11.

26. Григоренко В. Г. Исследование интенсивности износа гребней локомотивов ТЭ10 в кривых малого радиуса // Тезисы докл. Междунар. конф "Проблемы транспорта Дальнего Востока". Владивосток, 1997. - С. 18-21.

27. Григоренко В.Г., Новачук Я.А. и др. Анализ факторов интенсивности износа гребней колесных пар локомотива // Тезисы докладов 2-го международного студенческого форума стран АТР. -Владивосток: ДВГТУ, 1997. С. 9-11.

28. Григоренко В.Г., Широглазов В.В. и др. К вопросу о ресурсе бандажей локомотивных колес локомотивов // Материалы 2-ой международной научно-технической конференции «Проблемы транспорта Дальнего Востока». Владивосток: ДВГМА, 1997.

29. Григоренко В.Г., Новачук Я.А. Каким быть тепловозу? Учесть условия Крайнего Севера / Ж-л «Локомотив». № 7, 1998. - С. 11-12.

30. Григоренко В.Г., Широглазов В.В. и др. К проблеме повышения ресурсов бандажей колес локомотивов // Материалы научно-технической конференции «Железнодорожный транспорт Сибири: проблемы и перспективы». Омск: ОмГУПС, 1998. - С. 29-30.

31. Григоренко В,П, Новачук Я.А. К вопросу о микропроцессорном управлении электропередачей тепловозов // Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции «Автоматизация управления локомотивов и их систем». СПб.: СПГУПС, 1998. - С. 35-37.

32. Григоренко В.Г., Новачук Я.А. и др. К вопросу о стратегии технического обслуживания и текущего ремонта локомотивов // Материалы региональной научно-технической конференции молодых ученых. Хабаровск: ДВГУПС, 1998. - С. 7-9.

33. Григоренко В.Г., Новачук Я.А. и др. Приоритеты экономии и сбережения дизельного топлива на дальневосточном полигоне железных дорог // Материалы региональной научно-технической конференции молодых ученых. Хабаровск: ДВГУПС, 1998. - С. 1(3-18.

34. Григоренко В.Г. и др. Устройство для смазывания; реборды колеса локомотива. Патент РФ № 2114752, 10.07.1998.

35. Григоренко В.Г. и др. Устройство для предупреждения бокового износа рельсов в кривых. Патент РФ № 2114946, 10.07.1998.

36. Григоренко В.Г. и др. Устройство для автоматического * управления тележками локомотива в кривых участках пути. Патент1. РФ №2119437, 27.09.98.

37. Григоренко В.Г. и др. Устройство для автоматического управления экипажными тележками локомотива. Патент РФ №2124995, 20.01.99.