автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Повышение эффективности охлажденных устройств и тяговых электродвигателей тепловозов ТЭ114 в условиях Сирии

МПС РФ

Московский государственный университет путей сообщения (Г&ЕГГ)

На правах рукописи

АТРАИ МАХМУД КАСИМ

ПОВЫШШЕ ЭСОЕКИВНОСТИ ОХЛАЖДАИЩ УСТРОЙСТВ И ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДЕИГАТЕЛЙ! ТЕПЛОВОЗОВ ТЭИ4 В УСЛОВИЯХ СИР®

Специальность 05.22.07 - Подвижной состав железных

дорог и тяга поездов

Автореферат диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

-" - ; - ■ у

Работа выполнена в Московском государственном университете путей сообщения.

Научны? руководитель - кандидат технических наук, профессор

СКУЕВ В.Б.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Маханько М.Г.

кандидат технических наук, доцент Иаров В.Д.

Вэдущее предприятий - Концоры "Траясыаш"

Зодита состоится " 18 " и ЮН Я 1593 г. в Н час.

_ шн. на заседании специализированного совзта Д 114.05.05

Московского государственного университета путеЯ сообсопая. Ауд.

С диссертацией ыолно ознакомиться в библиотеке ИГУПС

са___ дней да зажиты.

Автореферат разослан " Д " 1Э93 г.

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

УпеныС секретарь специализированного

совета д.т.в., про?«ссор ■ /^7?7ТЧ В.Н.ФИЛИППОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность работы. Непрерывный рост грузозых и пасса-злрскях перевозок на келезнодорохном транспорте Сирия связан с интенсивным использованием локомотивов, что предъявляет повышенные требования к их надежности и работоспособности. Опыт использования на Сирийских яелезгшх дорогах тепловозов ТЭ114 (составляющих оснозу локомотивного парка Сирии-65£) показал необходимость проведения исследований экономичности и надежности тепловозов в целом и, в частности, полысения эффективности охлаздагоцлх устройств (0.7.) и тяговых электродвигателей (Т.Э.Д.) теплозозоз ТЭ171, эксплуатируе?.?ых в условиях яаркого климата Сирии (летний период июнь-сентябрь), когда максимальные значения температуры воздуха составляют 46-48°С, а его запыленность в период песчаных ветров превышает 150-185 мг/м3.

Это подтверждается материалами центрального депо Сирийс- • ких железных дорог (в Алеппо), анализом которых установлено, что до 38$ неисправностей О.У. и Т.Э.Д.' тепловозов ТЭ114 в летний период происходит именно из-за ограничения теплоотво-дящей способности О.У. , снижающейся по причине загрязнения теплопередащих поверхностей (засорения мелфеберного пространства секций радиатора), и отказами Т.Э.Д.' вследствие засорения их вентиляционных каналов.

Перегрев теплоносителей дизеля и обмоток тяговых электродвигателей тепловозов ТЭ114 и приводит к вынухденным простоям локомотивов с поездами, ограничению норм поездов, увеличению времени работы дизеля на холостом ходу и, как следствие, к внезапны:.! отказам оборудования.

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

о

Цель и задач;! исследований. Цель исследований состоит в разработке мероприятий по повышения э$фект;зности, надежности и долговечности работа О.У. и Т.Э.Д. тепдоьозов ТЭ114, эксплуатируемых в климатических условиях Сирии. Для достижения указанной цели в диссертационной работе поставлена следукчцяе задачи:

- математическое моделированию процесса теплопередачи в секциях радиатора при наличии захрязнекий на внутренней и внешней поверхностях трубок и на поверхностях оребрения;

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

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

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

- разработка технических предложена! и рекомендаций по повышению эффективности О.У. и Т.Э.Д. тепловозов ТЭП4, окс^.уатируемых на 2;елезных дорогах Сирии.

Объект исследования. Для разработки мероприятий по повшзв-няю эффективности, надежности и долговечности работы О.У. и Т.Э.Д. тепловозов ТЭ114 проведен анализ литературных источников по теме. Обобщена подходы к оценке влияния климатических усло-елй эксплуатации па их работоспособность. Исследованию подлатали О.У. и Т.Э.Д. тепловозов ТЭ114, эксплуатируемых в климатических условиях Сирии.

Научная новизна. Научная новизна работа заключается в ело-дующем:

- разработала математическая модель процесса теплоотдачи через оребреннге поверхности секций тепловозного радиатора при их загрязнена]! в эксплуатации, отличавдаяся от известных моделей введепиом термических сопротивлений, обусловленных отложе- " наем загрязнений на оребрешшх поверхностях;

- разработана методика расчета теплопередачи от вода г. воздуху через секции радиатора при загрязнении как наружной, так и внутренней теплоотдаюцей поверхности;

- дана теоретическая оценка аэродинамического сопротивления загрязненной секции радиатора;

- адаптирован тепловой расчет тягового электродвигателя по методу эквивалентно: тепловых схем, разработанному проф. В.Д.Кузкмлчом, к расчетач, связанным с оценкой влияния загрязнения элементов якоря тягового электродвигателя на температуру ого обмоток;

- разработаны организационно-технические меры по певнпе-нив эффективности работы О.У. и Т.Э.Д. тепловозов ТЭП4 в условиях Сирии и уточнены отдельные технические требования.

Практическая ценность. Данное исследование выполнено по

рекомендации локомотивной службы Сирийских железных дорог с учетом перспективы поставок тепловозов из СНГ и запасных частей к ним; при этом учтена необходимость совершенствования исследуемых узлов, технического обслуживания и ремонта.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и получили одобрение на заседании каФедры "Локомотивы и ' локомотивное хозяйство" !.П!ИТа, на Всероссийской научно-техничэс-ко£ коа^еренции молодых ученых-специалистов, аспирантов и студентов М1711С ДКИТа/ (г. Москва, 1993 г.).

Публикация. По теме диссертации написаны три статьи, депо ниро тонные в ЦК'шТЭИ МПС.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Текстовая часть работы изложена на 166 стр. машинописного текста и соде рсг.ит 51 рисукоя", 6 таблиц. Список использованных источников включает 102 работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы и кратко изложены основные направления исследований.

В первой главе: приведены особенности железных дорог и тепловозного парка Сирии к дан анализ влияния условия эксплуатации на работоспособность локомотивов.

В настоящее время протяженность железнодорожной сети Сирии -составляет 2500 км; осуществляется реконструкция линия и ново'е строительство. С 1974 года Сири'/скоА железнодорожной корпорацией закуплены крупные партии локомотивов: ТЭ114 и ТШ2 . (СНГ); Е17С (США); -ШЭЗМ - ЧС*Р. Локомотивный парк Сирийских •

железных дорог состоит из 189 локомотивов мо15носты> от 480 до 2060 КВт с электрической передачей. Опыт использования на Сирийских железных дорогах тепловозов ТЭ114 ползал необходимость проведения исследовать! экономичности и надежности локомотивов в целом :: охлакдаислх устройств О.У. и тяговых электродвигателей (Т.Э.Д.), в частности.

Самым загруженным является участок Тартус-Тодмор, находятся в зоне месторождений фосЗатов, протя^екностьз 230 км, отличительная особенность которого - большое количество подъемов до 20;«.и кривых с радиусом /2 = 300 .м. На этой лик::;: фиксируются многочисленные случал превышения температуры обмоток тяговых электродвигателей вь^е допустимых значений, что пр::во-дит к возникновению их отказов. Згорым по загруженности является участок Алеало-Камишш на севера Сирил, где находятся месторождения нефти. Для этого региона характерна позленная эапы-лешюсть воздуха л песчаные ветры. Для тепловозов ТЭИ4, экс- • плуатнруемнх в Сирил, отсутствует методические разработка л конкретный анализ причин повреждений основных агрегатов, что затрудняет прогнозирование их отказов и разработку мероприятий, направленна на позысекне э^5кт::знозтп использования тепловозов. Ранее при разработке конструкции тепловозов ТЭ114 учитывались условия их применения в тех или иных регионах, однако климатические условия Сирия оказывает специфическое влияние на работоспособность основных узлов и агрегатоз. Климат ¡а сезере и северо-востоке субтропический континентальный. Максимальная те.мперзтура самого яркого периода (июнь-август) в среднем-составляет 48-2сС, а м,иннмалькач зхмой опускается до -Б0С. .\!ак-симзльная относительная влажность воздуха при температуре +20°С

составляет б среднем 6СЙ, и при температуре +5°С - около 10-15$.

Для многих регионов Сирин (особенно на востоке и северо-востоке) залддеиность воздуха б отдедыше периода достигает 110-140 иг/и3 при скорости ветра 8-10 м/с. Башка частота возникновения шлышх иурь, запыленность при этом достигает 300-400 мг/м3 в точение суток. Пыль, поступавшая с воздухом к агрегатам тепловоза, состоит из органической и неорганической частей. Главной составной частью неорганачссюсс воцоств являются частицы кварца и кремнезема размером 40+С0 ыкм. В Сирии в летнее время (июль-август), когда температура воздуха достегает 4Е°С, а запыленность доходит до 120*140 ыг/.м3, наблкяаат-ся налболь^е число отказов О.У. и Т.Э.Д. из-за закипания квд-кэсти е системе с;хлаг^ол:1л в результата ухудшения отвода тепла к ехлаадаэдему воздуху и из-за загрязнения основных частей якоря тягового слемродвик.теля, чго водзт к снджошю диэлектрических свойств изоляции л пзстенепло.чу з^'оду из строя элект- ' рической машиы. По статистически дашшк центрального депо Сирии (Алеппо) установлено, что 38^ неисправностей тепловозов , ТЭП4 в летний период происходит по причине отказов О.У. л Т.Э.Д. из-за тяжелых климатических условлй (высокая температура и запыленность). Поэтому необходима разработка мероприятий, позволяющих повысить оффсктивность работ 0.7. у. Т.Э.Д. и рационализировать техническое обслуживание и ремонт тепловозов. В настоящее время в стране на существует программ модернизации теплогозного парка, система технического оослукташля и ремонта, определяющая затраты времени^ трудовых и материальных ре~ оурсов на поддержание тепловозов в- работоспособном состоянии,• харагаеризуотся низкой технической оснащенностью, недостаточ-

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

В летний период очистка секций радиатора ст загрязнена:! производится практически егокеделыф, а в зимний период зта операция выполняется раз в 2-3 недели. Стоимость каткой очпет-ки секций радиатора тепловоза составляет 14СС0 руб.

Опыт эксплуатации тепловозов ТЭ114 в Сирин показал, что через 80+120 тыс.юл пробега наблюдается частичное либо полное закрытие вентиляционных каналов якоря Т.Э.Д. грязевыми отложениями, в связи с чем уменьшается пли совсем прекращается теп-лосъем с ¡а поверхностей, вызывая позы^ение температуры обмоток якоря вын:е предельно допустдакх значен;:. Таким образом, анализ условий эксплуатации тепловозов в Сирии позволяет заключить, что в значительной мере работа 0.7. и Т.Э.Д. тепловозов ТЭП4 сопровождается воздействием основных ¿акторов субтропического сухого климата, характеризугцегося еысокой температурой воздуха и запыленностью.

В результате обработки статистических данных пс отказам О.У. и Т.Э.Д. тепловозов ТЗП4 установлено, что распределение наработки тепловозов до функционального отказа 0.7. и Т.Э.Д. подчиняется нормальному закону. При доверительном уровне 0,93 математическое с::пданле отказа составило для 0.7.: ^ = 5,35+5,£ тыс.км при среднеквадратичеоком отклонена О* = I,147+1,тыс.км, а для Т.З.Д. = 9,15+ 9,163 тыс.км при = 2,146+2,103 тыс.км.

Б главе прнзеден краткий обзор работ по исследованиям О.У. и Т.Э.Д. Изучен опыт исследования и совершенствования конструкций охлатдающих устройств и тяговых электрических масин локомо-

тивов ученых: В.Д.Кузьмича, II.П.Исаева, В.А.Винокурова, Н.И.Панова, А.П.Третьякова, В.И.Ел^енко, Л.И.Володина, Ю.А.Куликова, Н.М.Лукоза, В.И.Киселева, .\;.П.ЕгуюЕа, З.С.Ткаля, В.Л.Богданова, Л.С.Турова, А.Д.Беленького л других.

Следует от:.:е?;;ть, чго ученкг.:л SrZ&S Та, Б£ГШ я ряда вузов проводились - спецпа ил-ые исследования О.У. и Т.Э.Д. тепловозов, эксплуатируемых в районах с повышенной температурой к высоко': запыленностью воздуха (в Средней Азии, Казахстане л других районах); однако специфические условия таких стран, как САР, обладаидос практически одни;.; типом магистрального тепловоза, требу»"? повышенного внимания к наименее нндегпшм узлам локомотива.

Б заклвченш: главы сформулированы следуадие задачи диссертационной работы:

~ разработать математическую модель процесса теплопередачи з секциях радиатора при наличии загрязнений lia внутренней . и Енешей поверхностях трубок и на поверхностях оребренпя;

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

- исследовать влияние загрязнений на тестовое состояние основных частей обмотки якоря тягового электродвигателя ЭДЛ8АТ 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 предложения и рекомендации по. повышению эффективности охлаудащпх устройств и тяговых элект-

родаягателеЛ тепловозов ТЗП4, эксплуатируема ;;а железных дорогах Спр;ш.

Вторая глава посвящена разработке математической модели О.У. с учетом влияния загрязнен:::'! на процесс теплопередача в с о килях радиатора тепловозов Ï5II4, эксплуатируема на .-елезных дорогах Сирии.

Процесс переда5и тепла от воды з воздух з секциях тепловозного радиатора является комплексы::.:, состоящим из пропсссоз теплоотдачи и теплопроводности.

Дяя оце:--сп влуушя загрязнен::."» на процзос тепло пер сдач:: в секциях тепловозного холодильника рассмотрена теплопередача при к&тлчдшх загрязне:и::": на ребро д их влияние на о-Мективпостъ оребре'ля. Осковшя сцепоч:^ показателем еребрс:а:ой пззерхкос-тл является эффективность ореброккя - отношение полного качества теплоты, рассеиваемой ребром, к тездате, которая рассеивалась бы им в случае, ос.-: бы вся поверхность ребра имела температуру стенки Тс. Схема прямого ребра, на поверхности которого нмеэтея слои загрязнен: теленок Aj показана на рис. I; хоэ&.нциекгг теплопроводности слоя загрязнен;:.': ;

температура ребра а сече:ип: х = О пр:::-ята постоянной и разно:!

температуре стенки труб:-: Т„. Обозначь.::температуру ребра 7,,. „•.

^ » j 1»

a Ts(x yj - температуру слоев загрязнена:";. Так как теплопередача

Т* ^ h

1 1 ii i i

i 1 i 1 i , i il

Гг.^ т A • A

с поверхностей у = - ¿¡> + ¿^ одинакова, то распределение температуры симметрично откосителы-ю плоскости ^ = О к задачу ¡.;окно с£ор.\:улпровать слэдукицим образом:

дгТ .

пра 0<Х<Н/>,

(1)

(2)

Эх* -г/

ЭХ4 'Эу1

. т"с ; (з)

*го »-о

(4)

Зу 3го

>11.1 =0, л-—-! Г71

эх Ц/, ^ .з-Й^ (7)

где Тс - температура окруз:ащей среда, К ;

¿¿р - коэффициент теплоотдачи от ребра к воздуху, . Вт

* .

Уравнения (I), (2) и условия (3-7) однозначно определяют функцию Т(х,у) в области

о^Х^кр , о&у&о,? и функцэо ^(Х,^; в области *

Теплоотдача от ребра к охлаждающему воздуху

-т.]**

Если бы теплоотдающая поверхность имела температуру Тс> то теплоотдача была бы равна:

Решая равнения (I), (2) при условиях (3)-(7), получим ии^ау.ення для эффективности оребрения о учетом загрязнений на ребре з виде

, (10)

г- \f4~- / о ир * 1/. л,

- высота ребра, мм

V _ •£}

Л3

Эффективность оребрения секций радиатора в загрязненном состоянии снижается на 22^ при = 0,3; = о,1.

Схема процесса теплопередачи от вода к воздуху через секции радиатора цри наличии загрязнений внутренней и нарумюй поверхности, представлена на рис. 2. На внутренней поверхности трубки имеется слой загрязнений толщиной А^ , а на внелшей поверхности трубки - толщиной л на пластинах - толщиной . Слои толщиной Д? и имеют одну и ту на природу, поэтому их тешгофцзические свойства одинаковы.

Слой загрязнений на внутренней поверхности трубки пмоет другие теплофизическио свойства. В системе декартовых координат ОК^ , ось' О у совпадает с направлением движения жидкости,

Li

Тепловая расчетная cxe.va секу:" радиатора с учетом загрязнении

Рис. 2

ось ОХ - проходит .в среднем сечении ллестлкы перпендакуля;.

НО ОСП Труб 101 •

Процессы теплообмена между дэижуилтасл теплоносителями (вода, воздух) а соответствии о расчетной схемой о учетом загрязненности теплоперодакщих поверхностей описывается следующим и уравнениями, записанным;: в безразмерных переменных

7 - " <7 и * • л - г У--г— •

О Г Ър

11

х' V и /

Эх' v й/. / (ii)

(х.&чР = [*-' 7; (12)

I -о

0 7

(14)

Ш ) / - о НОИ •

#1 ~ «^Н ; (15)

у-о _

"/ = ° пря ; (16)

-£=-(ТЙ,-То)+П.(Т~-Т.)=:ЪГ1_ ; (IV)

а/ \ ' л

_ ДД / «у = Г £ - г.; £. ; (13)

У к/ ' л-* Л ^

гае Т-Т-Т* ; (19)

/' - л ' (20)

+ л,) ;

% - Л {А^+Я^т-*' (22)

л = !

йТ= Тел~ То _ те1.гаературный напор на входе, К; 5 - площадь проходного сечения трубки, м"; Ь - ширина трубки, м;

^ - массовая скорость движения жидкости, кг/:Ас;

С-р - средняя удельная теплоемкость жидкости (при постоянном

давлении, Дх/кг-К; Ти - температура жидкости, К;

¿¡■г Ьр ' * <$> ~ геометрические параметры секции радиатора, мм;

Л » А, , А^ - коэйшненты теплопроводности материала трубок и пластин и слоев загрязнений на внутренней и внешней сторонах трубки,Вт/м«К; ¿1 . <*лг » ¿¿р - ксп.Тч'лшюнты теплоотдачи от воды к поверхности /1 , и от трубки и ребра к воздуху, 'Вт/м2-К.

Уравнение (II) и условия (12)-(16) определяют распределение температуры Т в области , ^ ^

После решения этого уравнения при ус.-ов/лх (12)-(16) температуру жидкости можно определить из уравнения (17) и условия (18).

В результате получен коэ<;*ти:ц£знт теплопередачи секний радиатора в загрязненном состоянии в виде

у,О ^ Ы

Уравнение (II) прл условиях (12)-(16) решено методом матричной прогонки; для этой цели составлена л отлажена программа для ЗВ'Л, позволяющая рассчитывать значение коэффициента теплопередачи разных секций радиатора тепловозов СНГ о шагом орсбре-нля ~(,р - 2,83 л 2,3 мм и секций радиатора тепловозов 18 Я (СН'Л) о изгом сребре.:ид 2,5 мм а зависимости от толи^пш слоея загрязнений на внутренней л вне.тией стороне поверхности трубгл п га ребре. Существенное влияний на коо^фнцлецт теплопередачи секций радиатора оказывают слои загрязнений на рс-бре с илгом сробрсипя 2,3 мм; при этом коэффициент теплопередачи стирается на 18+20?; незначительное влляплз о.чазиют слои загрязнений на внешней сторона трубок.

В главв дана оценка влияния загрязнения секций радиатора с воздушной стороны на лх аэродинамические характеристики. Лэро-дипачичрсчсз сопротивление загрязненных секилЯ радиатора определяется вуличикок уменьшения глвих сече::лй л величиной приведенной относительной шероховатости загрязненных теплопередггдих поверхностей. Результаты расчетов полагали, что аэродинамическое сопротивление секций радиатора в загрязненном состоянии возрастет з 6 раз при -толщине слоев загрязнений на ре^ро I рм.

Третьл глег.а посвящена исследованию влкжвт* загрязнений на процесс теплоиередачч в элементах тяговых электродвигателей, эксплуатируемых в (>:рлл. Температура обмоток лкоря тягового олзктродвягателя не должна презнпать предельной воличлны, определяемой энсномнчэски целесообразным сроком службы изоляция, а течение которого сохраняются ее диэлектрические и механические свойства. Метод эквивалентных тепловых схем позволяет учитывать влияние загрязнений теплопередачи поверхностей якоря тягового

_ электродвигателя на интенсивность ого охлаждения. На первом этапе рассмотрена теплопередача через вентиляционные каналы якоря и зубцы по методике, разработанной проф. В.Д.Кузьмичем; при этом дополнительно учтено наличие загрязняющих покрытий на элементах якоря. Получена формула для определения эффективного коэффициента теплопередачи от вентиляционных каналов к охлаждающему воздуху. Принятая расчетная схсма отличается от схемы, разработанной проф. В.Д.Кузьмичем наличием тепловых сопротивлений R¡Ü, R¿a , Rt,'o . rI'J и fie'o } , обусловленных слоями загрязнений на теплспередащих поверхностях зубцов, пазовой части обмотки, оо передних к задних лобозих частях и на коллекторе. Тепловое сопротивление, обусловленное загрязнениями на поверхностях вентиляционных каналов Rso рассчитано по форму-

ле

*

Чо

где 2- , b t к. - параметры эквивалентного сечения вентиляционного канала (пирина, толщина и длина, м);

А - коэффициент теплопроводности, Вт/м-К;

/ ^ эффективный коэффициент теплопередачи, Вт/м^-К,

л

>

n(i} • , «

Значошв сопротивлений KLo ( ¿ = I, 2, V, 4 , 6 ) определено по формула вида:

°> А •

где - толщина L -го слоя загрязнений; •

- площадь С -й теплоотдаче Г. поверхности;

- коэффициент теплопроводности материала загрязнений.

Тепловые сопротивления , R3o , R^'o » XV'o я f?so определены по формуле:

На втором этапе исследований составлена расчетная тепловая схема якоря с загрязнениями с' учетом нагревания коллектора (Рис. 3); при этом якорь включает шесть тепловых элементоз: пазовую часть обмотки; зубцы; задние-лобовые части обмотки; осевые вентиляционные каналы; коллектор. Все элементы, кроме вентиляционных каналов, приняты тепловыделяющими. Температура охлаждающего воздуха '¿о в этой схеме одинаков для всех элементов и равна сумме тёмпературы входящего воздуха и среднего перегрева воздуха внутри машины. Принято такяе, что потери в обмотке зависят от температуры и в пазовой части обмотки составляют величину Pt (1 +(/ч ~tf ) Вт, на задних лобовых частях

) Вт и на передних лобовых частях { 1 + ■ )Вт; магнитные потери в зубцах - Рх. , в спинке сердечника - P¡

Расчетная тепловая схема якоря с загрязнениями

с учетом коллектора

1 - яазогая члгть сСмстк;:; ?. - зуйи;::

3 - сгмжй сс-рзсчник.'»: пего-лг/о лс5с1-:-.:

4 - лоЮгкс час;;-. ;

5 - есктодяцкгиииз каналы; б - коллектор.

?1'С. 3.

гда ^tí - ксо'Дйциент теплоотдачи с '- -й поверхности;

fio - площадь ¿-й теплопередачей поверхности.

Расчеты по тепловой схеме (Рис. 3) выполнены на ссноье уравнений баланса теплового потока. Окончательное значение температуры обмоток якоря рассчитывалось по формуле

t = t,e'+ (2.9)

' г, + s\ * e'í

По изложенной методике была составлена и отлажена программа для ЭК.!, позволяющая рассчитывать температуру o6i¡otk¡: тюря тягового электродвигателя ЭДП8А? в режтме тепловоза ТОТ 14 при разных значениях расхода воздуха в зависимости от толщины слоев загрязнений на осноеных частях обмотки. В результате установлено, что температура обмотки якоря Т.Э.Д. при наличии загрязнен::!: на ее основных частях превышает допустимые значения на 2С2.

Четвертая глава посвящена разработке техничос'сих предло-у.енхй и рекомендаций по повышению оф.7 октивкости охледдакдах устройств и тяговых электродвигателей тепловозов, оксплуатируц-мых в Сир;ш.

Эксплуатация тедловозоэ в Сирии з летний период (иянь, келл, август) ¡••а участках -Адеппо-Камишлы, где чатго г-з^киха:.'? песчанке бури, а запыленность воздуха достигает ЭС0-4С0 мг/м3, ослскнлет выполнение тепловозами перевозочной работы.

Для регионов с заркпм сухи».! нламеяом и погашенной запыленность» окружающего воздуха (иа востоке к севоро-всстокы Cnp:ns з летний период) целесообразно применение на тепловоза .гад:;з::.'.:-о-решетчатой системы очистки воздуха перед фронта-.: зекпи:". ~адпа-тора с целью синения загрязненности теплопередаущнх повзрхнэс-тей, что позволило бы сократить число случаев перегреза

емой жидкости, непланового ремонта радиаторов.

Налюзийные решети: с вертикальным расположением створок, установленных в два ряда, выполнены с регулируемы:,! углом установки для изменения степоки очистки воздуха и допускают, одновременно, его дросселировакио, что позволяет исключить из конструкции охлаздающего устройства боковые халюзи. Основными параметрами такого воздухоочистителя являмтся: коэффициент очистки

20$ (при высокой запыленности воздуха У>¿cC мг/м3) и аэродинамическое сопротивление при скорости движения воздуха перед фронтом радиатора -- 8 м/с, оцениваемое величиной IG0 Па.

Использование галюзийных решеток в рабочем положении оправдано для экстремальных условий по запыленности окружающего воздуха, превышающей значения 75 мг/к3 и молот быть ограничено в Сирии летшш периодом. За счет применения аадюзлйного воздухоочистителя в течение сезоня эксплуатации, характеризующегося повышенной запыленностью воздуха, мо.шо полупить снижение концентрации пыли на 35+38* к вследствие этого уменьшение интенсивности отлог.ения загрязнений на теплопередачщлх поверхностях секций.

■ К дополнительным организационно-техническим мероприятиям по повышению эффективности работы охлаждающих устройств тепловозов ТЭП4 в условиях Сирии следует отнести корректировку объемов работ, связанных с проведенном технического обслуживания охлаждающего устройства тепловозов То114 по регламенту ТО-З в летне-осенний период и корректировку нор:,; массы поезда с учетом экстремальных условий по температуре -и запыленности окружающего воздуха.

В процессе эксплуатации тепловозов ТЭ114, несмотря на применение двухступенчатого воздухоочистителя для охладжакщего воздуха тяговых электродвигателе Р, в систему их.вентиляции попадает значительное количество пыли. В результате образуются грязевые отложения на основных частях электрической машины, что нарушает теплообмен мелду охлаждаютм воздухом и теплопзредающими поверхностями и, как следствие, имеет место превышение предельно допустило" температуры их обмоток. Полученная в результате расчетов тpeтьef' главы, температуры обмотки якоря тягового электродвигателя ЭДП8АТ при наличии загрязнений на вентиляционных каналах увеличивается на 18°С. Поэтому целесообразно предусмотреть возможность очисти вентиляционных каналов без разборки тягового электродвигателя путем усовершенствования переднего подшипникового щита тягового элехтродвигателя (со стороны коллектора) с целью возможности подвода продувочного воздуха с давлегаем 0,•",+0,43 МПа для очистки от пнли вентиляционных каналов якоря при каждом техническом обслуживании ТО-З в период сильных ветров и песчаных бурь,посредством подачи сжатого воздуха от внешнего источника или от пневматической.системы тепловоза.

В диссертации рассчитал технико-эконошчзски" о^ект предполагаемых мероприятий по погашению эффективности работы О.У. и Т.Э.Д. тепловозов ТЭП4, эксплуатируемых з условиях Сирии. Показано, что предполагаемый экономический э^ект от использования предложений и рекоменаци", вытекающих из данного исследования в ценах до 01.04,91 г., составит 1883СО руб. на локомотивный парк тепловозов Т?П4 Оири"ских железных к,./зга.т.

3 А К Л Ю Ч Е К И Е

В результате выполненных исследовании предложены путл но-В!-.иен:;я объективности охла*;да:м:;нх устройств и тяговых электродвигателей тепловозов ТЭП4, эксплуатируемых на железных дорогах Сирин. При атом получены следующие результаты:

1. Выполнен анализ условий эксплуатации тепловозов ТЭП4

на железных дорогах Сирин, который показал,что высокая температура окружающего воздуха (до 43°С) з сочетании с его сильной запыленностью приводит к частим отказам охлатдахщпх устройств и тяговых электродвигателей тепловозов вследствие загрязнений :;х топлоперадаыщих поверхностей. Установлено, что распределение наработки тепловозов до функционального отказа О.У. и Т.О.Д. подчиняется нормальному закону.

2. Разработана методика математического моделирования работы охлачданщих устройся с учетом влняш;я загрязнений на процесс теплопередачи, что позволяет на стадии проектирования охлаэдагсида устройств читывать особенность эксплуатации сои;::!1, радиатора.

3. Наиболее значительное влглнпе загрязнен:;! секций радиатора с нагом оребреннл 2,о мм, 2,83 и 2,о мм оказнзаыт слои загрязнений па ребре, при этом коо';\и1',пскт теплопередачи секций радиатора снижается на 16+22;?.

4. Аэродинамическое сопротивление секций радиатора в загрязненном состоянии возрастает в 6 гаг г.о сравнение с ч.:от::мп секциями; значительное увеличение коэ^ущиента оопротнвлзнпл з пределах 250-£0С;? достигается при уколичон;::: тая^иш .их слоев ;:а поверхностях оребреннл и трубил;: б л.со С ,С+С,С гг.

¿. Разработана методика расчета тепло^тд-ги з элементах тягового электродвигателя с учетом загрязнений; установлено, что температура обмотки тягового электродвигателя при наличии загрязнений на основных частях об.мотш: превышает на 2С% допустимые значения, что ведет к снижению электрической прочности изоляции и постепенному выходу из строя тяговых электродвигателей.

G. Выполнены расчеты тяговых электродвигателей ЭД112АТ на нагревание з условиях тягл поездов на наиболее трудно:.! участке Спрн~:окпх железных дорог Аг.кэрн-Кпзлахер по традиционному методу к по разработанному в диссертации, которые показали необходимость коррекгзш весовой нормы поезда в сторону уменьшения на 12.« по пзбе'-ail'i перегрева oJmotox якорл, или разработки повышенных требований по их нзгревостойкости.

7. Разработаны технические предложения и рекомендации по совершенствованим конструкции и певьпиеник1 эффективности охла-.-дагдах устройств и тяговых электродвигателе;', тепловозов, постав-: ляем« в Сирийскую Арабскую Республику.

Р. и:!'>и:а предполагаемого экономического эффекта от использования предло-енпй и рекомендаций,вытскавдхс из данного по следов акля, показала возможность экономил дене.'кюсс средств в размере 1883 руб. на один тепловоз в йенах до CI.04.9I г., или з размере I5S5C0 руб. на локомотивный парк тепловозов T0II4 на СпрпГ.ских •••.•дэзных дорогах; экономический эффект в ценах до CI. CI.23 г. состазпт сооответствекно 5C34I руб. и ¿084200 руб.

Основные полевения диссертации опубликованы в следующих работах:

I. Скуез B.F., Атрз~ :.!ахг.:уд. Оценка теплопередачи через пластину оребренля тепловозного радиатора при наличии загрязнет:.!.

/» Г ** tfn • f^ с о "-»-т тгн*у* '* ТО^ 1

/ 1 • .»»V^ w ."UiKi | ...О« ** L • — ¿ifj il • ч J 1 4..1W у • OO / *»

2С

2. Скуе$ в.б., Атраш Махмуд, ^год расчета теплопередачи черой ' рребренц:;е трубки тепловозного радиатора с учетом загрязнения рабочих поверхностей. / '.KIT. - Москва,. IS93. - IS с. -Деп. в ЦШЗГГЗИ МПС, Я ÓB72 ж.д. - £3.

3. Атршл Махмуд. Anacía процесса теалооотдачи в »депонтах тяго-вих электродвигателей. / Г.ИИТ. - Москва4 1093. - 10 с. - Дип, в 1ШИ1ТЭИ МПС, & о873 ,\<.д. - $3.

АТРАШ МАХМУД КАСИМ

повышение эффективности 0хладцаш1х устройств, и тятщх ^»тзкгродеигателеЛ тепловозов тэи4 в у.сл0еиях сирии

Специальность 05*22.07 - Подвижной состав железных

дорог я тяга поездов

Сдано в набор ?.£■ 05,

Подписано к печати 26.0,*>. 'J">. Объем ^G^'S.

Формат бумаги 60x90 I/I6 Заказ Orr, 'Тираж 100

Типография ШИТа, I0I475, ГСП, Москва, А-5.5, ул.Образцова, 15