автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Повышение эффективности охлаждающих устройств и тяговых электродвигателей тепловозов ТЭ 114 в условиях Сирии

РГ6 од

ЖС РО

1 111011 1393

Московский государственный .университет путей сообщения (МИТ)

На правах рукописи

атраи махмуд клеил

пошшенне эмекгибности охла2давдх устройств и тяговьа электродеотатекн тепловозов тэп4 в условиях сирии

Специальность 05.22.07 - Подвижной состав железных

дорог и тяга поездов

Автореферат диссертация на соискание ученой степени кандидата техначеоюгх наук

Москва - 1993

Работа выполнена в Московском государственном университете путей сообщения.

Научны? руководитель - кандидат технических наук, профессор

СКУЕВ В.Б.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Махавьно 1!.Г.

хандадат технических наук, доцент Иаров В.Д.

Ведущее продаряятла - Концерн "Трансккп"

Защита состоимся "/6 м июир 1993 г. в 11 час. о о мин. на заседании специализированного совета Д II4.C5.05 Московского государственного увиБорситета путеЯ сообщения.

Ауд. 44-3-5" .

С диссертацией моано ознакомиться в библиотеке ИГЛ] С 8а /С' дней до защити.

Автореферат разослан " Л " Шя^Ь_ 1993 г.

Отзывы на автореферат в двух вквамплярах, заверенных пе-. чатью, направлять по адресу: 101475, Москва, ул. Образцова,15.

Ученый секретарь спецнажаиров&ввого

совета д.*.'н., профессор - В Л.ФИЛИППОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Непрерывный рост грузовых п пассажирских перевозок на желознодорояном транспорте Сирия связан о интенсивны;.! использованием локомотивов, что предъявляет повышенные требования к юс надежности и работоспособности. Опыт использования на Сирийских аелезных дорогах тепловозов ТЭП4 (составляющих основу локомотивного парка Сирки-65$) показал необходимость проведения исследований экономичности и надежности тепловозов в целом п, в частности, повышения эффективности охзгаздшкцях устройств (О.У.) и тяговых электродвигателей (Т.Э.Д.) тепловозов ТЭ1Г1, эксшхуат круених в условиях жаркого климата Сирия (лотнай период июнь-сентябрь), когда максимальные значения температуры воздуха составляют 46-48°С, а его запыленность в период песчаных ветров превышает 150-185 мг/ы3.

Это подтверждается материалами центрального депо Сприйс- • ках железных дорог (в Алеппо), анализом которых установлено, что до 38$ неисправностей О.У. я Т.З.Д/. тепловозов ТЭН4 в летний период происходит именно из-за ограничения теплоотво-дащей способности О.У. , снижающейся по причине загрязнения теплопзредащих поверхностей (засорения надреберного пространства секций радиатора), и отказами Т.Э.Д.: вследствие засорения их вентиляционных каналов.

Перегрев теплоносителей дизеля к обмоток тяговых электродвигателей тепловозов ТЭП4 и приводит к вынужденным простоям локомотивов с поездами, ограничению норм поездов, увеличению времени работы дизеля на холостом ходу и, как следствие, к внезапным отказам оборудования.

Эти обстоятельства показывают наличие научной проблемы, решение которой связано с разработкой организационных и технических мер по еовыеонин эффективности и надежности тепловозов Сирийских яелезных дорог, что является актуальным, особенно б связи с возможностью возобновления поставок тепловозов, производимых в СНГ.

Цель и задачи исследований. Цель исследований состоит в разработке мероприятий по повышению эффективности, надежности и долговечности р.аоотн О.У. и Т.З.Д. 'тепловозов 13114, эксплуатируемых в климатячеоких условиях Слрия. Для достижения указоыюй цела в диссертационной работе поставлены следующие задачи:

- математическое моделирование процесса теплопередачи в секциях радиатора цри наличии загрязнений на внутренней и внесшей поверхностях трубок а на поверхностях, оребрения;

- теоретическое исследование влияшя загрязнений секций радиатора с воздушной стороны на юс аэродинамические характеристики;

- исследование влияния загрязнений на тепловое состояние основных частей обмотки якоря тягового электродвигателя ЭД118АТ и на интенсивность их охлаздения;

- тепловой расчет якоря тягогого злсктродагателя по методу эквивалентных тепловых схем с учетом загрязнений на основных частях обмотки якоря;

- разработка техническое предложений и рекомендаций по повышению эффективности О.У. я Г.Э.Д. тепловозов ТЭП4,

г-

окс;„^'атнруег,:ых на железных дорогах Сирии.

Объект исследования. Для разработки мероприятий по повыио-ш эффективности, надежности и долговечности работы О.У. я Т.Э.Д. тепловозов ТЭ114 проведен анализ литературных источников по теме. Обобщены подхода к оценка влияния климатических условий эксплуатация на их работоспособность. Исследованию подлетали О.У. и Т.Э.Д. тепловозов ТЭ114, эксплуатируемых в климатических условиях Сирии.

Научная новизна. Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработана математическая модель процесса теплоотдача через орейрешше поверхности секций тепловозного радиатора при их загрязнении в эксплуатации, отличающаяся от известных моделей введением термических сопротивлений, обусловленных отложе- ' пием загрязнений на оребренных поверхностях;

- разработана методика расчета теплопередачи от вода к воздуху через секцию радиатора при загрязнения как наружной, так и внутренней тештоотдаэдей поверхности;

- дана теоретическая оценка аэродинамического сопротивления загрязненной секция радиатора;

- адаптирован тепловой расчет тягового электродвигателя по методу эквивалентных тестовых схем, разработанному проф. В.Д.Кузьмичом, к расчетам, связанным с оценкой влияния загрязнения элементов якоря тягового электродвигателя на температуру ого обмоток;

- разработаны организационно-технические меры по повшзе-шта эффективности работы О.У. и Т.Э.Д. тепловозов ТЭ114 в условиях Сирии и уточнены отдельные технические требования.

Практическая ценность. Данное исследование выполнено по

рекомендации лояомотиьвэ? слугбы Сирийсгкх железных дорог с учетом перспективы поставок тепловозов из'СНГ и запасных частей к нпм; вря этом учтена необходимость совершенствования кс-сдедуемих узлов, *ехи>:чосхого обслуживания г рамонта.

Апробация работн. Основные положения диссертация были доложены к получялт: одобрение на заседании кафедры "Локомотивы г ' локоыотлвное хозяйство" !.ШТа» ив Всероссийской научно-технкчес-ко'1 конференция молода?, ученых-спецаалнсто», аспирантов к студентов ¡.СГУПС ДШТа/ (г. Москва, 1993 г.).

Публикация. По гене диссертации кали сани ура статьи, депонирование в ГШИИТЗ/Г МПС.

Обздк работа. Диссертация состоят яг вЕедевяя, четырех глав, заключения, списка литературы и -приложених. Текстовая часть работы изложена на 166 стр. тиякопасвого текста и содержи 51 ргсуно:-.* , 6 таблиц. Спасок использованы« источников вклвчаат 102 работу.

СОДЕРЕАШЕ РАБОТЫ Во введения обоснована актуальность выбранной-темы и кратко изложены основные направления исследован^. '

В первой главе: приедены особенности келсУшк дорог к тепловозного парка Сирии к дан анализ влияния условий експлуа-'тацин на работоспособность локомотивов.

В настоящее время протяженность жалееводорожно? сйте Сирии -составляет 2500 юл; осуществляется реконструкция линиА и коше строительство. С 1974 года СиркГ-скоИ гелезнсдормшор кор-порацце" загг/плена крупные партия локомотивов: ТЭТ 14 к 1Ш2. (СНГ); Е17С (США); ЧМЭЗ?Л - ЧС*>Р. Лококотивиий парк Сирийских -

железных дорог состоит из 189 локомотивов мэцностьэ от 480 до 2060 КВт с олектрическоЗ передачей. Опыт использовании па Сирийских яелезных дорогах тепловозов ТЭП4 показал несбходе;-мость проведения исследований зкакокачноста :: надежности локомотивов з целом ;г охчаждахггсх устройств О.У. л тяговых электродвигателей (Т.Э.Д.), в частности.

Сами загрукеикьм является участок Тартус-Тодг.-.эр, находятся ъ зоне кесторогденай *ос1атов, ^ютЕг.ешюс?аэ 220 км, отличительная особенность которого - Сольное количество подъемов до крлэих с радиусом /с = ЗСО у. Ка ото.: лднлл слрувтсд .многочисленные слопан преяыгезги те.мпоратурц обмоток тяговых электродвигателе?. зкпе допуст:"-:;« значен;:^, что пр;ас-д::т к возкикновакак их отказоз. Drop:£4 па загругэннсст;: является участок Алешю-Качкма ка севера Сирлд, где находятся .месторождения нефтя. Для этого региона харагггорнл позленная запыленность воздуха и песчанке петри. Для теплозозоз ТЭ114, эксплуатируема в Сараа, отсутствует методлческле разработка а кошфетный аналаз щнгчан повреждений основных агрегатов, что затрудняет прогнозирование ах отказов к разработку мероприятий, каправдешшх на позисенао э^ектавностд использования тепловозов. Раное прд разработке конструкты тепловозов ТЗП4 учатн-заллсь условия ах пр^екегшя. з тех пли инух регионах, однако климатические условия C;:p:in оказывает специфическое влияние на работоспособность основных узлов л агрегатов. Климат на сезере и северо-востоке субтропический континентальной. Максгкальная температура самого жаркого периода (пгнь-август) в средаем составляет 4S-2°0, а минлматькая зимой спускается до -S°C. "дк-сямальная относительная влажность воздуха под темперзтуре +20°С

составляет в среднем 60$, а при температуре +5°С - около 10-15/?.

Для многих регионов Сирил (особенно на востоке и северо-востоке) запыленность воздуха в отделите периода достигает 110-140 мг/м3 при скорости ветра 8-10 м/с. Велика частота возникновения пыльных сгурь, запыленность при этом достигает 300-400 мг/м3 в течение суток. Пыль, поступающая с воздухом к агрегатам тепловоза, состой' из органической и неорганической частей. Главной составной частью неорганических вецестз являются частицы кварца и кремнезема размером 40+60 мкм. В Сирии в летнее время (имь-август), когда температура воздуха достигает 45°С, а аашшушосгь доходаг до 120+140 мг/м8, наблюдается наибольшее число отказов О.У. и Т.Э.Д. из-за закипания жидкости в система охлавденыя в результате ухудиения отвода тегла к охлавдаэдему воздуху и из-за загрязнения.основных частей якоря тягового влеетродаигас&ля, что ведет к снижению диэлектрических свойств изоляции и иостевенно.чу шкоду из строя элзкт- • рической малины. По статистическим даш центрального депо Сирии (Алеппо) установлено, что 28% неисправностей тепловозов . Т3114 в летний период происходит по причине отказов О.У. и Т.Э.Д. из-за тяжелых климатических условий (высокая температура и запыленность). Поэтому необходима разработка мероприятий, позволяющих повысить эффективность работы О.У. и Т.Э.Д. и рационализировать техническое обслуживание. и ремонт тепловозов. В настоящее время р. стране не существует программ модернизации тепловозного парка, система технического обслуяивония и ремонта, определяющая затрата времени" трудовых и материальных ре-оурсов -на поддержание тепловозов в- работоспособном состоянии, • характеризуется низкой технической: оснащенностью, недостаточ-

ностью кваяификагдыг ремонтного персонала и серьезными недостатками в снабжении запасными частями.

В летний период очистка секции радиатора ст загрязнений производится практически екенедельнЪ, а в зимний период ота операция выполняется раз в 2-3 неделя. Стоимость ка."дси очистит секций радиатора тепловоза составляет 14СС0 руб.

Опыт эксплуатации тепловозов ТЭ114 в Сирии показал, что через 80*120 тыс.к.! пробега наблэдзется частичное либо полное закрытие вентиляционных каналов якоря Т.Э.Д. грязезыми отложениями, з связи с чем уменьшается совсем прекращается теп-лосъем с их поверхностей, вызывал позволение температуры сбмо-ток якоря вжсе предельно допустдакх значений. Так-г-г образом, анализ условий эксплуатации тепловозов в Сирил позволяет заключить, что в значительной мере работа 0.7. и Т.Э.Д. тепловозов ТЭП4 сопровождается воздействием основных гактоооз субтропического сухого климата, характеризующегося высокой те,'.:иерату- • рой воздуха и запыленностью.

Б результате обработки статистических данных по отказам О.У. и Т.Э.Д. тепловозов ТЗП4 установлено, что распределение наработки тепловозов до функционального отказа О.У. и Т.Э.Д. подчиняется нор.-.-зльному закону. При доверительном уровне 0,93 -математическое сгидание отказа составило для О.У.: ^ = 5,85+5, тыс.км при среднекзадратичаском отклонении (Т = 1,147*1,:.55 ТЫС..та, а-для Т.З.Д. = 9,15* 9,163 тыс.и.! при = 2,:4с+2,153 тыс.км.

В главе прнзедзн краткий обзор работ по исследованиям О.У. и Т.Э.Д. Изучен опыт исследования и совершенствования конструкций охлаздапэд устройств и тяговых электрических малик локомо-

Ли

тявов ученых: З.Д.Кузьмича, Л.П.Исаева, В.А.Винокурова, Н.И.Панова, А.П.Третьякова, В.И.Ез.-енко, 1-Я.Володина, Ю.А.Куликова, К.Ы.Лукоза, В.И.Киселева, М.и.Егуыова, В.С.Ткаля, В Л1.Богданова, Л.С.Турова, А.Д.Беленького я других.

Следует ответить, что учены.;;: ВЖЕТа, КШК и ряда вузов проводились л специальные исследования О.У. и Т.Э.Д. тепловозов, 'эксплуатируемых в районах с поваленной температурой и высокой сапылонностыо воздуха (в Средней Азки, Казахстане и других районах); однако' специфические условия таких "стран, как САР, обладающее практически одним тисом магистрального тепловоза, требует повышенного внимания к наименее надезашм узлам локомотива.

В заключении главы сформулированы следующие задача диссертационной работы:

- разработать математическую модель процесса теплопередачи в секциях радиатора при наличии загрязнений на внутренней • а внешней поверхностях трубок и на поверхностях оребрения;

- выполнить теоретическое исследование влияния загрязнений секций радиатора с воздупной стороны на их аэродинамические характеристики; •. '•

- исследовать влияние загрязнений на тепловое состояние основных частей обмотка якоря тягового электродвигателя ЗДП8АТ и на интенсивность их охлаждения;

- выполнить тепловой расчет тягового электродвигателя по методу эквивалентных тепловых схем с учетом загрязнений на основных частях обмотки якоря;

- разработать технические прздложешш и рекомендации по. пэзыиеклю эффективности охлатдавдих устройств и тяговых элект-

родвигателей тепловозов ТЗП4, эксплуатируемых на железных дорогах Сирии.

Вторая глава посвящена разработке математической модели О,У. с учетом влияния загрязнений на процесс теплопередачи а секциях радиатора тепловозов 7Э1Г4, эксплуатируемых на кслезных дорогах Слр:и.

Процесс передачи тепла от вода з воздух з секциях тепло-бозного радиатора является комплексным, состоящим из процессов теплоотдачи и теплопрозодпостн.

Двд оцени влияния загрязнений на процесс теплопередачи з секциях тепловозного холодильника рассмотрена теплопередача

*

при нолячаия загрязнений на ребро и их влияние на эффективность оребрения. Основным оценочным показателе« оребрсшюй псзерхыос-тя является эффективность оребрения - отношение полного количества теплоты, рассеиваемой ребром, к теплоте, которая рассеивалась бы им в случае, если бы вся поверхность ребра имела температуру стенки Тс. Схема прямого ребра, на поверхности которого шлеются слои загрязнений толднкок Л^ показала ка рис. I; теплопроводности слоя загрязнений ^ ;

температура ребра в езчецди х = 0 пршкта постоянной и равной температура стерли труб:« ?с. Обознзчг.::температуру ребра а Тз( - температуру слоев загрязнений. Так как теплопередача

с поверхностей у = - + ¿д одинакова, то распределение температуры сх.\щетрячно откосгтедьло олсскоотл = С я задачу мояно с^ор.'.туллровагь следу»идо образом:

ЭгГ , -ъ>Т_

эх'

+ при (I)

'ЁЛ + ^Ъ-О ц» ; (2) ЭХ4 ^у* ^

^^ ' (3)

Зч

(4)

(6)

1=0; ;

Г- ' К-Ц»

эх ^ г',/г г

где & - температура окрр-лацед среда, К ;

~ коэффициент теплоотдачи от ребре к воздуху, Вт

м^Тк " .

Уравнения (I), (2) и условия (3-7) однозначно определяют фунадкв Т(*,у) в облаетл

а фуглсхгю 7[ (Х, ^) в области

Теплоотдача от ребра к охлездавщому воздуху ,4.

ач¡[ъс*,х)1 -т.]**. (8)

Если бы теплоотдещая поверхность имела температуру Тс, то теплоотдача была бы равна:

- (9)

?<?тая уравнения (I), (2) при условиях (о)-(7), получим выра^е-ач для эффективности оребрекия с учетом загрязнений на ребре з вида

у? ** ■1,1

(Ю)

/у>

где /^ . кпр = Ду» , Ан/>в кр * </х <Г/> ;

/Цв - высота ребра, км г - '

Эффективность оребренил секций радиатора в загрязненном состоянии снижается на 22$ при у» ~ = 0,1.

Схема процесса теплопередача от вода к воздуху ч*рез секцию радиатора при наличия загрязноняЗ внутренней и наружной поверхности, представлена ¡'.арке. 2. Ка внутренней поверхности трубки имеется слой загрязнений толизшой ¿^ , а на внешней поверхности трубки - толщиной 4? и на пластинах - толщиной 4» . Слои толщиной А и йл имеет одну л ту яэ природу, поэтому их теплофкзические свойства одинаковы.

Слой загрязнений на внутренней поверхности трубки п:.:еет другие теплофлзичесние свойства. Б системе декартовых координат О А ^ , ось' Оу совпадает с направлением движения жидкости,

Тегиювая расчетная схема секций радиатора с учетом загрязнений

Рас. 2

ось ОХ - проходит з среднем сочошш пластины перпендикулярно оси трубки.

Процессы теплообмена между двикущимися теплоносителями (вода, воздух) в 'соответствии о расчетной схемой с учетом загрязненности теплопередающах поверхностей описывается следующими уравнениями, записанными в безразмерных переменных * - Ту ; V ~ :

01Т / <Гг дгТ

^ - (4-)

диж V А" '

Э?* ' (II) ■

(12)

[ ^ V4'

ДРИ 1 ;

(14)

при

-о;-—лрл И-^ 1 '

(16)

Эх _

X =<э

<6

(17)

(18)

-7-,; г3& - - Я. ;

хда Т-хТ-Ъ ; (19)

Л - д (Л,-**,^) ' (20)

Би^-СрО,-^, д,) ' (21)

' Лл ■ ^Г .

' С22)

_ ; (23)

/< - С/> >

Т{к~ То _ ТОцпературний напор на входе, К;

с °

Ь - площадь проходного сечения трубки, м";

^ - ширина трубки, ы;

^- массовая скорость дв/дшш жидкости, кг/м^'С;

- оредгшя удельная теплоемкость жвдкостл (при постоянном давлении, Дк/кт-К;

- температура жидкости, К;

¿р I - геометрический параметра секции радиатора, ш;

Л I Л, , А^, - коос14.>ицк011та теплопроводности материала трубок пластин к слоев загрязнений на внутренней а внешней сторонах трубки,Эг/м-К; , , ¿¿р - ксг-К-пциепти теплоотдачи от воды к поверхности ¿1 , и от труби: и ребра к воздуху, ' Вт/м*"'К.

Уравнение (II) и условия (12)-(26) определяют распределение температуры Т в области х£, х , ^

После решения этого уравнения при условна (12)-(16) температуру жидкости можно определять из уравнения (17) и условия (18).

В результате получен коэ^ркийнт теплопередачи секшй радиатора в загрязненном состоянии в взде

Х-1

Зг

ПО V. * = 1

Уравнение (II) при условиях (12)-(16) решено методом матричной прогонки; для этой цели составлена я отлажена программа для ЭШ, позволяющая рассчитывать значение коэффициента теплопередачи разных секций радиатора тепловозов СНГ с шагом оребре-ния Туз = 2,83 и 2,3 мм и секций радиатора тепловозов & 18 и (США) с шагом оребре.шя 2,о мм з зависимости от толедны слоев загрязнений на внутренней и внешней сторона поверхности трубки и на ребре. Существенное влияние на коэффициент теплопередачи секций радиатора оказывают слои загрязнешй на ребре с шагом оребренпя 2,3 мы; при этом коэффициент теплопередачи снижается яа 18+2С$; незначительное влияние огсазывит слон загрязнений на внешней стороне трубок,

Б главе дана оценка влияния загрязнения.секций радиатора с воздушной стороны на их аэродинамические характеристики. Аэродинамическое сопротивление загрязненных секций радиатора определяется величиной уменьшения живых сечений и величиной приведенной относительной шероховатости загрязненных теплопередающих поверхностей. Результаты расчетов показали, что аэродинамическое сопротивление секций радиатора в загрязненном состоянии возрастет в 6 раз при толщине слоев загрязнений на ребре I мм.

Третья глава посвящена исследованию влияния загрязнешй на процесс 'теплопередачи з элементах тяговых: электродвигателей, эксплуатируемых в' Сирии. Температура обмоток якоря тягового электродвигателя не должна превышать предельной величины, определяемой экономически целесообразным сроком слухби изоляции, в течение которого сохраняются ее диэлектрические и механические свойства. Метод эквивалентных тепловых схем позволяет учитывать влияние загрязнений теплопередэмцях поверхностей якоря тягового

_электродвигателя на интенсивность его охлаждения. На первом этапе рассмотрена теплопередача через вентиляционные каналы якоря и зубцы по методике, разработанной проф. В.Д.Кузьмичем; при этом дополнительно учтено наличке загрязкякцкх покрытий на элементах якоря. Получена формуй для определения элективного коэффициента теплопередачи от вентиляционных ганалов к охлаждающему воздуху. Принятая расчетная схема отличается от схемы, разработанной проф. В.Д.Кузьмичем наличном теплових сопротивлений R^q , R, R^o , iïï,"J и fifo ' , обусловленных слоями загрязнений на тоалоперехащнх поверхностях зубцов, пазовой части обмотки, ее передних и задних лобозих частях и на коллекторе. Теиловоо сопротивление, обусловленное загрязнениями на

»

поверхностях вентиляционных каналов «,г0 рассчитано по формуле

щ

где В , Ь , А - параметры эквивалентного сечения вентиляционного канала (и;пр:ша, толадна и д-'пна, м) ; ^ - коэффициент теплопроводности, Зт/м-К; d -----------" ......................... гт/м2.К.

я IV , 1 »

Значение сопротивлений Kio ( i = I, 2, , 4 , леко по формуле айда:

а)

,4,6) опреде- •

Сат)

- пловддь -й теплоотдаче Г. поверхяоет

Л» - кооЛжпдент топлопровэдгооти материала загрягиер^й.

Тепловие сопротивления К, 0 , Я2а , Я+ь > л определены по формуле:

На втором этапе исследования составлена расчетная тепловая охе;.;а якоря с загрязнения:.::: с' уютом нагревания коллектора (Рдс. 3); при это:,; якорь включает сесть тепловых оло1."е:гго1<: пазовую часть ос:.;откч; зубцы; задние лобовые частя ойуотки; оселке вентяляцлоннш каналы; коллектор. Все эремонт», хромо вситл-ллцяошпос каналов, прдияты те1игавцделязц&\::1, Тоязература охла.;:-дакщэго воздуха "¿о в это?, схеме одинаков для всех зле:,пантов и равна сумме температуры входящего воздуха и среднего перегрева воздуха, внутри мяшпнн. Црдняго такие, что потеря в об-иотке зависят от температуры а з пазовой части обмотки составляют величину Р/ (1 ) Бт, да задних лооових частях Р<1 ( 1 + £<■,<.- ) Вт и передних лобовых частях р'-, ( 1 ■(■*<■£ ■'¿ь )Вт; магштнна потери в зубцах - Р&. , в сплнке сердечника -

Расчетная тепловая схема якоря с загрязнениями с учетом коллектора ¿о, // /А/ / / /У///'/// /V///// //////

I - яазогая част!) сСмстки; 2 - зуйцк;

3 - сг.икхл серпсчН/'-ка; '1'- г.ераг.н/.с ч..сл\-.

4 - эад1»:с домовые час;:: эбисях:;

5 - каналы; б - коллектор.

где ^tí - ксо'КдЕиеит теплоотдачи о L -й поверхности;

f io - площадь ¿'-й теплоперодакадзн поверхности.

Расчеты по тепловой схеме (Рис. 3) выполнены па основе уравнений баланса теплового потока. Окончательное значение температуры обмоток якоря рассчитывалось по £ор:луле

t = bliJ-bi^l'llilL- (&9)

г, + г* - е ;

По изложенной методике была составлена л отлаг.ена программа длч ЭКЛ, позволяющая рассчитывать температуру обмотки якоря тягового электродвигателя ЭДП8АТ в резким е тепловоза ТЭ114 при разных значениях расхода Еоздуха в зависимости от толг;:кы слоев загрязнений на основных частях обмотки. В результате установлено, что температура обмотки якоря Т.Э.Д. при налич;:н загрязнет.": на ее основных частях превышает допустимые значения на 2KÍ.

Четвертая глава посвящена разработке технических предложений и рекомендаций по повышению Э'-К-Эктивности охла-эдагзцнх устройств к тяговых электродвигателей тепловозов, эксплуатируемых в Сирии.

Эксплуатация тепловозов в Сирии в летний период (ивнь, :галь, .август) на участках Апеппо-Камишш, где часто возникав песчанке буря, а запыленность воздуха достигает 2С0-400 мг/м3, ослокняет выполнение тепловозами перевозочной работы.

Дта регионов с ;харким сухим климатом я повышенной запыленностью окружающего воздуха (на востоке и северо-востоке Спр:п: в летний период) целесообразно применение на тепловозе ;т:ад:;знйнс-решстчатоГ; системы очистки воздуха перед фронтом секли:'. •■'^га-тора с целью снижения загрязненности теялэпере-даг:дас поэерхнос-тей, что позволило бы сократить чиодо случаев перегрева схлгс;-.-.-

емой жидкости, непланового ремонта радиаторов.

¿алюзиГише роиегкк с вертикальным расположением створок, установленных в два ряда, выполнены с perулкруемым углом установки для изменения степени очистки воздуха и допускают, одновременно, его дросселировянио, что позволяет исключить из конструкции охлаждающего устройства боковые жалюзи. Основным;: параметрами такого воздухоочистителя являются: коэффициент очистки

20% (при высокой запыленности воздуха У>360 мг/м3) и аэродинамическое сопротивление при скорости движения воздуха перед фронтом радиатора = 8 к/о, оцениваемое величиной 180 Па.

Использование жалюзийних решеток в рабочем положении оправдано для экстремальных условий по запыленности окружающего воздуха, превышающей значения 75 1.;г/м3 и мойот бить ограничено в Сирии летил периодом. Ёа счет применения аалмзайного воздухоочистителя в течение сезон? эксплуатации, характеризующегося повышенной запыленность» воздуха, моулю получить снижение концентрации пыли на 35*38£ а вследствие этого уменьшение интенсивности отложения загрязнений на тедлопередаадих поверхностях секций.

• К дополнительным организационно-техническим мероприятия.-.) по повышению эффективности работы охлаждающих устройств тепловозов ТЭ114 в условиях Сирии следует отнести корректировку объемов работ, связанных с проведением технического обо.чу:"1за-ния охлаждающего устройства тепловозов ТЛ14 по регламенту ТО-3 в летне-осенний период и корректировку пор:,: массы поезда с учетом экстремальных условий по температуре -и запыленности окружающего воздуха.

В процессе эксплуатации тепловозов ТЭ114, несмотря ча применение двухступенчатого воздухоочистителя для охладаающвго воздуха тяговых электродвигателе?, в систему их.вентиляции попадает значительное количество пыли. В результате образуются грязевые отложения на основных частях электрической мазшны, что нарушает теплообмен чеяду охлаждающим воздухом и теплопередающий поверхностям и, как следствие, имеет место превышение предельно допустимо" те'лтврагуры их обмоток. Полученная в результате расчетов третье" главы, температуры обмотки якоря тягового электродвигателя ЭД118АТ при наличии загрязнений на вентиляционных каналах увеличивается на 1В°С. Поэтому Цэлесообраз-но предусмотреть возможность очистки вэнтиляционннх каналов без разборки тягового электродвигателя путем усовершенствования переднего подшипникового шита тягового электродвигателя (со стороны коллектора) с целью возможности подвода продувочного воздуха с давлением 0,4+0,43 МПа для очистки от пыли вентиляционных каналов якоря при каядом техническом обслуживании ТО-3 в период сильных ветров и песчаных бурь,посредством подачи сжатого воздуха от внеснаго источника или от пневматической системы тепловоза.

В диссертации рассчитай технако-вконошчески? э?>?ек? пред-полагаег.яа мероприятий по похшегяв эффективности работы О.У. з Т.Э.Д. тепловозов ТЭП4, эксплуатируемых в условиях Сирии. Показано, что предполагаемы? экономически* э(Мект от использования предложений и рекоменаци", вытекающих из данного исследования в ценах до 01.04,91 г., составит 1883СО руб. на локомотивный парк тепловозов ТЭ114 Сирийских железных азотах.

ЗАКЛЮЧЕН К £

3 результате выполненных исследований предложены пути похоже: и;я объективности схла>.даг;цих устроГ:ств :: тяговых электродвигателе.1; тепловозов ТЭП4, эксплуатируемых на железных дорогах Сирии. При этом получены следующие результаты:

1. Выполнен анализ условий эксплуатации тепловозов ТЭ114

на железных дорогах Сирии, который гоказал.что высокая температура окружающего воздуха (до 48°С) в сочетал;:;: с его сильной запыленностью приводит к частых; отказам охлатдпл'цих устройств и тяговых электродвигателей тепловозов вследствие загрязнений их теплопоредаицих поверхностей. Установлено, что распределеш:е наработки тепловозов до фушйцопалыюгэ отказа 0.7. и Т.О.Д. подчиняется нормальному закону.

2. Разработана методика математического моделирования работы охлаздакж^х устройся с учетом влияния загрязнений на процесс теплопередачи, что позволяет на стадия проецирования охлаэдаицих устройств учитывать особенность эксплуатации секций радиатора.

3. Наиболее значительное влияние загрязнений секи;:;; радиатора с шагом орейреннл 2,3 мм, 2,83 и 2,о мм оказывает слон загрязнений на ребре, при этом хезКедиест теплопередачи соках?, радиатора опирается на 18+2:".'*'.

4. Аэродинамическое сопротивление сегал;*. радиатора в загрязненном состоянии возрастает в 0 раз но сравнению с ч.:зт:е/а секциями; значительное увеличение коэффициента сог.рО'глвлзнпл з пределах 25О-С0С5 достигается при увеличении таадш* заууяз^иЛ слоев на поверхностях орсЗоеили и трубки: Солее С,С*С,<?

2э

5. Разработана методика расчета теплоотдачи в элементах тягового электродвигателя с учетом загрязнений; установлено, что температура обмотки тягового электродвигателя при наличии загрязнений на основных частях обмотки превышает на 2С$ допустимые значения, что ведет к снижению электрической прочности изоляции: л постепенному выходу из строя тяговых электродвигателей.

С. Выполнены расчеты тяговых электродвлгателей ЭЛЕ18АТ на нагревание з. условиях тяги поездов на наиболее трудном участке Сирийских лселезных дорог Аккарп-Кизлахер по традициогаому методу и по разработанному в диссертации, которые показали необходимость коррекции весовой нормы поезда в сторону уменьшения на 12% по избе'-'ан.-> перегрева обмоток якоря, или разработки позыцешшх требований по их нагревостойкостл.

7. Разработаны технические предложения и рекомендации по совершенствовании конструкции л певьгленик1 эффективности охлатс-дагдих устройств и тяговых электродвигателей тепловозов, постав-; ляемых в Сприйокум Арабскую Республику.

8. Опенка предполагаемого экономического эффекта от использования пр.здло~е!и:й и рекомендаций,вытекающих из данного исследования, показала возможность экономил денежных средств в размере 1863 руб. ил один тепловоз в пенах до 01.04.91 г., или в размере 1с83СС руб. на локомотивный парк тепловозов ТЭП4 на Сирийских ::олэзиых дорогах; экономический эффект в ценах до С1. С1.93 г. составит (¡соответственно 5С841 руб. и ¿084200 руб.

Основные гэлс:г.ения диссертации опубликованы в следующих работах:

I. Скуев В.Б., Атрап ;.1зхмуд. Оценка теплопередачи через пластину оребреная тепловозного радиатора при наличии загрязнений. Ашт. - Москва, - 14 с. - Доп. в цшитэл зз?4

гс

2. Скуев В.Б., Атраш Махмуд» ¡»етод. расчета тсплоцередзад через ' оребрешц.!е трубки тепловозного радиатора с учетом загрязнения рабочих поверхностей. / КПП. - Москва,. 1593. - 13 с. -Деп. в ШгаГГЗД ШС, К 5872 ж..д. - £3.

3. Атраш Махмуд. Анализ процесса теплооотдачи в адемантах тяговых электродвигателе". / МЖТ. - Мосхшал 1093. - 1С с. - Дед. в ШШТЭИ МПС, № 0873 м.д. - 53.

АГРДП МАХМУД КАСТЫ

цовушние эффективности охламаодпс устройств, и тагощх э^пзктродщшелел тепловозов тэи4 в УХУЮЕШ сирии

Специальность 05,22.07 - ПодвшсноЙ состав железнцх

дорог .и тяга поездов

Сдано в набор р. С. 05", £/Д

Подписано к печати Ог>. ^ ~>. Объем 3 .

Формат бумага 60x90 1/16 Заказ ('У/. . 'Тираж 100

Типография ШИТа, 101475, ГСП, Москва, А-55, ул.Образцова, 15