автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Повышение экономичности тепловозных дизелей в эксплуатации за счёт оптимизации их регулировок

На правах рукописи

ЭКСПЛУАТАЦИИ ЗА СЧЁТ ОПТИМИЗАЦИИ ИХ РЕГУЛИРОВОК

Специальность 05.22.07 - «Подвижной состав железных дорог,

тяга поездов и электрификация»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара 2004

Работа выполнена на кафедре «Локомотивы» Самарской государственной академии путей сообщения (СамГАЛС) и в локомотивном депо Сызрань Куйбышевской железной дороги.

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Валиуллин

Рушан Габдуллович (СамГАПС).

Официальные доктор технических наук, профессор

оппоненты: Громаковский Дмитрий Григорьевич (Самарский

государственный технический университет); кандидат технических наук Корбан. Валерий Васильевич (Самарская государственная академия путей сообщения).

Ведущая организация - филиал ОАО «РЖД» Куйбышевская железная дорога.

Защита диссертации состоится часов на заседании диссертационного совета К218.011.01 в Самарской государственной академии путей сообщения (СамГАПС) по адресу: 443066, г. Самара, 1-ый Безымянный пер., 18, СамГАПС, в аудитории 5216, корпус 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарской государственной академии путей сообщения.

Автореферат разослан

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью предприятия, просим направлять по адресу диссертационного совета академии.

«о?./» ои^ргч^) 2004 года в « /-С

« * 2004г.

Ученый секретарь диссертационного

совета К218.011.01

кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Затраты на энергоресурсы являются одной из наиболее значительных статей расходов железнодорожного транспорта. Расход топливо-энергетических ресурсов, потребляемых на тягу поездов, составляет более 16% общих эксплуатационных расходов железных дорог и свыше 41 % расходов локомотивного хозяйства.

В соответствии с «Программой энергосбережения на железнодорожном транспорте на 1998-2000 гг. и в период до 2005 г.», утвержденной указанием МПС №Б-1166У от 19.10.98 одним из основных направлений принято снижение расхода топлива в локомотивном хозяйстве.

Повышение экономичности дизелей тепловозов можно достичь двумя путями: первый - совершенствование и модернизация конструкций с целью увеличения КПД тепловоза в целом, и второй - совершенствование приспособленности конструкции дизелей к характеристикам, соответствующим нагрузкам тепловозов в эксплуатации. В первом направлении исследовательские работы ведутся непрерывно со времени создания дизелей. Во втором направлении работы стали проводиться, в основном, в последние десятилетия. Совершенствованию значений регулировок дизеля тепловоза путем согласования их с режимами работы посвящена настоящая работа.

Цель и задачи исследований. Целью исследования является повышение топливной экономичности тепловозных дизелей типа Д100 за счет совершенствования требований правил по ремонту на регулировку и их оптимизации к наиболее часто реализуемым в эксплуатации режимам работы.

Для достижения поставленной цели в диссертации были поставлены и решены следующие задачи:

- выполнить анализ существующих путей повышения топливной экономичности тепловозных дизелей на железных дорогах;

- исследовать режимы работы, грузовых магистральных тепловозов в грузовом,- пассажирском и смешанном движениях с автоматической записью параметров;

- исследовать теплотехническое состояние дизелей 10Д 100 в эксплуатации после постройки (капитального ремонта), текущих ремонтов и технического обслуживания в депо и после проведения им соответствующих регулировок;

- совершенствовать методику оценки параметров рабочего процесса дизеля- на каждом, нагрузочном режиме из всего диапазона, реализованных в эксплуатации в зависимости от регулировки геометрических углов опережения, подачи топлива и опережения верхнего коленчатого вала нижним;

- провести полные реостатные испытания дизеля с учетом разных регулировочных значений;

- провести технико-экономический анализ выполненной работы.

Методика исследования. При выполнении работы использовались

методы экспериментального исследования, математического моделирования теплофизических процессов, математической статистики, регрессионного анализа, планирования и обработки эксперимента. При построении графических зависимостей использовались пакеты компьютерных программ Microsoft Excel, Statistica, Math CAD, Math LAB, Statgrahics и др.

Научная новизна состоит в следующем:

- в отличие от многих исследований, проведенных применительно к экономичности тепловозных дизелей, в диссертации изложен, новый подход к повышению топливной экономичности двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в регулировке геометрических углов опережения верхнего > коленчатого - вала нижним и опережения подачи топлива дизеля тепловоза для наиболее часто реализуемых режимов его работы в условиях эксплуатации;

- усовершенствована методика оценки параметров рабочего процесса дизеля на каждом нагрузочном режиме из всего диапазона реализованных в эксплуатации » ив зависимости от регулировки геометрических углов опережения подачи топлива и опережения верхнего коленчатого вала нижним;

- по результатам расчётно-теоретических и экспериментальных проверок определены- конкретные допуски на. регулировочные значения, выставляемые на дизеле при проведении соответствующего вида ремонта и технического обслуживания, с учетом наиболее распространенного режима его работы в эксплуатации;

- разработано устройство определяющее действительную диаграмму фаз газораспределения дизеля 10Д 100 в зависимости от различных значений геометрических углов опережения подачи топлива G и опережение верхнего коленчатого вала нижним Аф.

Практическая ценность состоит в том, что без дорогостоящей и трудоемкой модернизации тепловозного дизеля при исследовании основных требований на регулировочные размеры, дизеля с учетом наиболее часто реализуемых режимов работы, разработана, методика регулирования, использование которой даёт возможность существенного снижения расхода топлива, 2,5% удельного и 10% среднеэксплуатационного, и количества вредных выбросов в отработавших газах на единицу мощности, в среднем на 20%.

Реализация результатов работы. Результаты работы реализованы при проведении текущего ремонта и технического обслуживания тепловозных дизелей в локомотивном депо Сызрань Куйбышевской железной дороги. Основные выводы диссертации представлены в службу локомотивного хозяйства Куйбышевской железной дороги для утверждения их в дополнение к правилам по деповскому ремонту тепловозов типа-ТЭК) на всех видах

технического обслуживания и текущего ремонта в локомотивных. депо дороги.

Апробация работы. Основные положения, материалы и результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на межвузовской научно-технической конференции СамГАПС «Вклад ученых вузов в научно-технический прогресс на железнодорожном транспорте» (Самара, 2003 г.), межвузовской научной конференции студентов и аспирантов СамГАПС (Самара,- 2003 г.) и на семинарах кафедры «Локомотивы» СамГАПСа (Самара 2000-2004гг.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 2 статьи, 3 тезиса и получено авторское свидетельство на интеллектуальный продукт.

Структура и объем и работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения и основных выводов, списка использованных источников и 3 приложений. Материалы диссертации содержат 123 страницы основного текста, 10 таблиц и 30 рисунков. Список использованных источников содержит 114 наименований. Общий объем работы 171 страница.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении проанализировано состояние вопросов топливной экономичности тепловозных дизелей в эксплуатации, обоснована актуальность проблемы повышения топливной экономичности тепловозных дизелей в эксплуатации и эффективности работы локомотивов.

В первой главе конкретизирована актуальность темы и выполнен анализ существующих мероприятий по повышению топливной экономичности тепловозов.

Из проведённого анализа существующих мероприятий по повышению топливной экономичности видно, что они подразделяются на организационные и технические (рис. 1).

Рис. 1. Мероприятия по экономии топлива на тепловозах

Исследования проведенные Хомичем А.З., Тупициным О.И., Симсоным

A.Э., Грищенко А.В., Володиным А.И., Носыревым Д~Я., Громаковским Д.Г., Киселевым В.И.. Скороводниковым Е.И., Кашниковым В.Н., Четверговым

B.А., Просвировым Ю.Е., Шаровым В.Д. по экономии топлива и диагностированию дизелей в зоне наиболее экономичного расхода топлива при частичных нагрузках, повышение температуры воды и масла в системе дизеля на неноминальных режимах путем модернизации системы охлаждения, введение автоматической корректировки генераторной характеристики и приближение её к экономической в зависимости от температуры окружающей среды, подогрева воздуха в ресивере на малых нагрузках, усовершенствование процессов воздухоснабжения и смесеобразования, снижение минимальной частоты вращения коленчатого вала дизеля на холостом ходу, отключение ряда топливных насосов и группы цилиндров, усовершенствование процесса пуска дизеля и его работы при переходных процессах и др. показали экономию топлива в среднем 2 - 3% на каждое мероприятие.

С позиций теоретических обоснований и рекомендаций данные мероприятия могут найти практическое применение при работах по теплотехнической модернизации тепловозов.

Основными перспективными техническими мероприятиями позволяющими снизить средний эксплуатационный расход топлива до 20% являются применение тепловозов с двумя дизелями в секции и газотурбинных бустеров, но они требуют больших капитальных затрат.

По обзорам научных трудов был предложен новый подход к повышению топливной экономичности тепловозных дизелей заключающийся во введение узких допусков на регулировочные значения дизеля 10Д 100.

Во второй главе дана оценка условиям влияющих на эксплуатацию тепловозов, а именно на режимы работы дизелей и расход топлива.

Экономичность тепловозов, как и других транспортных средств, закладывается в процессе создания, а также зависит от условий эксплуатации, режимов работы, системы эксплуатационно-ремонтного обслуживания. Поиски путей повышения эффективности использования, топливной экономичности тепловозов и усовершенствования их конструкции возможны только при тщательном изучении и анализе условий их эксплуатации и режимов работы силовых установок.

Разнообразие условий, при которых эксплуатируются тепловозы, требуют классификации и систематизации, а также разработки методики оценки их влияния на эффективность работы, формирование режимов нагрузки дизель-генераторных установок (ДГУ) и экономичность тепловозов.

Расход топлива тепловозом определяется как сумма расходов в режиме тяги при работе дизель-генератора под нагрузкой, и в режиме холостого хода при выбеге, торможении, стоянках поезда и прогрева тепловоза в депо.

Время полезной работы тепловоза (под поездом) составляет около 50% от времени всей его роботы (рис. 2). Непроизводительные затраты топлива на холостой ход в период простоя тепловозов в депо достигают 17% от общих расходов топлива на тягу поездов (рис. 3).

Длительная работа дизелей на холостом ходу при простое обусловлена необходимостью работы компрессора для обеспечения давления воздуха в тормозной магистрали поезда и поддержания надлежащего уровня температуры в водяной и масляной системах тепловоза.

Для оценки режимов работы дизель-генераторных установок, грузовых магистральных тепловозов в условиях эксплуатации, были проведены режимные исследования тепловозов типа 2ТЭ10 на полигоне Куйбышевской железной дороги.

Для учета влияния сезонной неравномерности движения поездов и климатических условий на режимы работы ДГУ исследования

16,5% - в основном депо 7% - в основном депо

Рис. 2. Бюджет времени работы Рис. 3. Расход топлива локомотивом тепловоза на исследуемом участке по месту его дислокации на

исследуемом участке

производились в зимний и летний периоды года. Полученные результаты распределения продолжительности работы грузового магистрального тепловоза в грузовом, пассажирском и смешанном движении по позициям контроллера машиниста показано на рис. 4.

В режиме нагрузки тепловозы типа 2ТЭ10 в грузовом движении преимущественно работают на 9 - 11 позициях КМ, что соответствует 0,75^, в пассажирском движении - 4 - 7 позициях - 0,5^, а в смешанном движении наблюдается два пика — 4 — 7 позиции и 9 — 11 позиции КМ. Коэффициент загрузки ДГУ Кд в нагрузочном режиме изменялся в пределах от 0,4 до 0,6 в грузовом движении и от 0,2 до 0,4 в пассажирском. Экономичность ДГУ зависит от интенсивности использования тепловозов.

Обобщение и анализ статистических и экспериментальных данных, характеризующих условия эксплуатации и режимы работы тепловозов, показали, что степень использования мощности ДГУ с учетом режима холостого хода не превышает 0,6.

С учетом изложенного, в перспективе, коэффициент использования мощности тепловозов не увеличится.

Полученные результаты указывают, что при разработке новых более мощных и потенциально экономичных тепловозов повышение топливной

грузовое движение

IшI — IшI — 1*1^1

12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 И 13 Позиция КМ

- пассажирское движение

- смешанное движение

тшппШ

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 И 12 13 14 15

Позиция КМ

Рис. 4. Продолжительность работы тепловоза на позициях КМ

экономичности ДГУ требует изменения характеристики удельного расхода топлива путём приспособления ДГУ к реальным условиям работы методом введения на стадии их создания конструктивных усовершенствований, позволяющих смещать минимум характеристики удельного расхода топлива в зону преимущественных нагрузок.

В третьей главе представлена совершенствованная методика оценки основных параметров - рабочего процесса, дизеля (максимальное давление сгорания, температура отработавших газов, расход топлива, коэффициент избыткавоздуха, давление наддувочного воздуха и т.д.) с учетом изменения регулировочных значений, углов опережения подачи топлива и опережения верхнего коленчатого вала нижним, нагрузочных и скоростных режимов работы дизеля.

Текущие значения объема цилиндра V, площади поверхности теплообмена F и скорости изменения объема ёУ/ёф в зависимости от угла поворота коленчатого вала ф определяются из уравнений:

V = V» + Р,Д[2 - совф - соб(ф - Лф) + (К14)( 1 - соз2ф) +

Р = РШ-яОЛ[2 - собф - соб(ф Дф) + 1 - со$2ф) +

ёУ/ёф = (л/180°) ИЛфиир + 51п(ф- Аф) + (Х.„/4>т2ф +

где Ут, рд, — объем цилиндра и площадь поверхности теплообмена, соответствующие положению при сведённых поршнях (Дф=0);

Я, О, Рв —радиус кривошипа, диаметр цилиндра и площадь поршня;-

А.н, X, — отношение радиуса кривошипа к длине шатуна для нижнего и верхнего поршней; угол опережения верхнего коленчатого вала нижним.

Для момента начала сгорания величина удельного объема рабочего тела определится:

У./е[1+(е- 1У(2а(<роп- Ф,))], (4)

где угол опережения подачи топлива:

фоп = 0нп + Дф /2 или фоп = 0.и.- Дф /2 , (5,6)

где геометрический угол опережения подачи - топлива по

нижнему и верхнему коленчатым валам; угол задержки воспламенения,

(7)

где длина трубопровода высокого давления; скорость звука в топливе;-П — частота вращения коленчатого вала на ьом режиме.

Суммарный коэффициент избытка воздуха для ьго режима работы:

а». = 0,06СиЛ..У,1пД1р$кДВЧ1Ьорсв), (8)

где Ид/ — коэффициент продувки на ьм режиме;

Г|и — коэффициент наполнения цилиндра на i-м режиме; Уь — рабочий объём цилиндра, л;

плотность влажного воздуха при заданных атмосферных условиях, кг/м3;

В„ — часовой расход топлива дизелем для ьго режима, кг/ч; Рс - плотность сухого воздуха в цилиндре двигателя, кг/м3;

коэффициент учитывающий соотношение давления и температуры воздуха на входе в цилиндр и в цилиндре двигателя.

Из формул видно, что оптимальные углы опережения подачи топлива и

опережения верхнего коленчатого вала нижним влияют на основные

показатели работы дизеля, в том числе и на удельный расход топлива.

Наиболее часто встречающимися в эксплуатации неисправностями

дизеля 10Д100 являются отклонения от нормы в регулировки угла

опережения подачи топлива в цилиндр и угла опережения верхнего

коленчатого вала нижним.

Эти два отклонения (факторы) были использованы при создании

функционально-параметрической диагностической модели влияния

неисправностей и разрегулировок тепловозного дизеля на основные

эффективные и индикаторные показатели его работы, на основе

регрессионных уравнений. На основании расчётных параметров рабочего процесса дизеля получены уравнения регрессии основных показателей его работы для наиболее часто реализуемых режимов его работы в эксплуатации: - 100% нагрузки (15я позиция контроллера):

N. = 1780 -156,12Х, - 104,89Х2 - 34,52Х,2 - 22,28X1X2; (9) Ье = 225 + 22,12X1 + 4,79X2 + 7.93Х,2 + 1,77X1X2; (10)

Т,= 693 - 47,94X1 + 13,21X2 - 6,04Х,2 + 2,09X1X2; (12)

- 75% нагрузки (11я позиция контроллера):

Ие= 1335-117,09Х1-78,66Х2-25,89Х12-16,71X1X2; (13) Ье = 218 + 16.06Х, + 3,46Х2 + 5.76Х,2 + 1,72Х,Х2 ; (14)

Т,= 623 - 111.49Х, + 30,74X2 - 14,06Х,2 + 7,63Х,Х2; (16)

- 50% нагрузки (7я позиция контроллера):

Ые= 890-78,06X1-52.44X2-17.26X,2-11,04Х,Х2; (17) Ье = 218+ 10,71Х,+2,32Х2 + 3,84 Х,2+0,86Х,Х2; (18)

Т.= 1590 - 55,74Х, + 15,37Х2 - 7,03Х,2 +3,81Х,Х2; (20)

Таким образом, совершенствованная методика и диагностическая модель оценки параметров рабочего процесса дизеля на каждом нагрузочном и скоростном режиме позволяют наиболее точно определить их в зависимости от разных регулировочных значений выставляемых на дизеле.

В четвертой главе расчётно-теоретически и экспериментально на ДВС исследовано влияние изменения геометрических углов опережения подачи топлива для каждого режима работы дизеля и опережения верхнего коленчатого вала нижним Л<р на топливную экономичность.

При выполнении анализа теплотехнического состояния дизелей после проведения им текущих ремонтов в депо, капитальных ремонтов в заводе и

вновь построенных было выявлено, что удельный расход топлива в процессе гарантийной работы увеличивается из-за приработки деталей в вертикальной передаче и привода валов топливных насосов высокого давления. Интенсивность роста удельного расхода топлива наблюдается у вновь построенных дизелей и прошедших капитальный ремонт, т.к. при их ремонте и изготовлении используются новые и частично новые детали и узлы (рис. 5).

г/кВт-ч 250

240

230

КРП

КРС.СР ТР-3, ТР

Ю 20 30 8

ТЫС.КМ

Рис. 5. Зависимость расхода топлива от наработки новыми дизелями и после проведения им текущих и капитальных видов ремонта

В результате суммарной наработки дизелей, отклонения регулировочных и ремонтных размеров деталей и зазоров зачастую превышают допускаемые, что приводит к разрегулировке и дальнейшему перерасходу топлива. Вследствие этого по мере необходимости необходимо производить контроль и регулировку размеров и зазоров в процессе их эксплуатации (рис. 6).

Расчётно-теоретически исследовано влияние диапазона регулировки угла опережения верхнего коленчатого вала нижним на геометрические значения параметров цилиндра дизеля (табл. 1).

Увеличение допусков в сторону увеличения регулировочного значения Дф приводит к уменьшению степени сжатия дизеля, рабочего объема цилиндра и увеличение минимального объёма камеры сжатия, увеличение же

8« г/кВт-ч

240 230

ТО-3 10 20 30 8

тысжм

Рис. 6. Зависимость расхода топлива тепловозом от пробега с регулировкой дизеля до окончания гарантийного срока работы

допуска в сторону уменьшения регулировочного значения изменяет

увеличение и уменьшение значения геометрических параметров цилиндра в

обратную сторону, что увеличивает или* повышает топливную

экономичность дизеля.

На реостатных испытаниях экспериментально на ДВС были

определены по регулировочным характеристикам оптимальные

геометрические углы опережения подачи топлива с целью минимального

расхода топлива на каждом из пяти режимов работы дизеля (рис. 7).

Одновременно с этим на реостатных испытаниях, экспериментально на

ДВС по нагрузочным характеристикам, было доказано влияние увеличение

допуска в сторону уменьшения регулировочного значения угла опережения

верхнего коленчатого вала нижним на повышение топливной

экономичности дизеля (рис. 8)

По результатам теоретических и экспериментальных исследований

определены конкретные допуски на регулировочные значения цилиндро-

поршневой группы и геометрического угла опережения подачи топлива

дизелей при проведении им соответствующих видов ремонта и с учетом

часто реализуемых режимов работы в эксплуатации, т. е. рода выполняемой

работы тепловозом (табл. 2).

Таблица I

Значения параметров цилиндра дизеля от угла опережения верхнего коленчатого вала нижним

Угол опережения 0 4 10 11- 12 - 13 - 14 20 40 60 90 104

Угол положения НКВ при min объеме 0 2 5 5,5 6 . ~ *Г ** """"" 6,5 7 10 20 30 40 52

Угол положения ВКВ при min обьеме 0 358 355 354.5" 354 353,5-" 353 350 340 330 320 308

Угол положения НКВ при шах объеме 180 182 185 |85А_г, 186 187 190 200 150 220 232

Угол положения ВКВ при max объеме 180 178 175 174,5 — 174. " 173,5 173 170 160 150 140 128

Угол положения НКВ при ЗПО и ЗВО 236 236 242 243---- 244-.- •- 245- . 246 252 272 292 312 336

Угол положения ВКВ при ЗПО и ЗПО 236 232 232 232 232 232 232 232 232 232 232 232

Рабочий объем цилиндра v„ 17,096 17,087 17,07 17,061 - 17,054 - 17,053- 17,044 16,988 16.677 16,172 15,459 14,343

Объем цилииара при КЗПОиКЗВО Vi,1 13.928 14,134 13,783 1.3,723-- 13,663, _ 13,599 13,535 13,151 11,723 10,211 8,83 7,633

Минимальный объем ничнндра Vf 0,903 0,92 0,945 0,954 - 0,965 " • 0.98- 0.988 1,074 1,526 2,27 3,266 4,715

Геометрическая степень сжатия е 19.93 19,57 19,06 J 8,88..- 18,61-, .- 18,4-;. 18,25 16,81 11,92 8,12 5,73 4,04

Дейсиштельная степень сжатия р, 16,42 16,36 15,58 15,38 15,15 - 14,87 14,69 13,24 8,68 5,5 3,7 2,61

предлагаемый; [ - j - допуски; | | - правила

Рис. 7. Регулировочные характеристики двигателя по углу опережения подачи топлива на разных режимах:

1 - холостой ход 0* позиция контроллера;

2 - 25% нагрузки 4" позиция контроллера;

3-50% нагрузки 7" позиция контроллера;

4 -75% нагрузки 1Г позиция контроллера;

5 -100% нагрузки 15" позиция контроллера

На основании полученных данных были проведены мероприятия по корректировке регулировочных значений дизелям тепловозов на всех видах планово предупредительной системы ремонта ТО-3 и ТР-1, а также на неплановых (межпоездных) ремонтах всему эксплуатационному парку депо и исследовано теплотехническое состояние дизелей в эксплуатации (рис. 9).

В)

й'

—О

гО

■р.

-"Ч

\

т> N

^

ч

\

V

КУЧ ь. V

V \

V

КЧч Ч

ч а ч

ч N

Т, , жгс/си*

и

1.»

Ье

г/*Вт-ч

130 220

а 10.0

1200 Г*,.кВт

ГЧ«,кВт

6)

т,;с

400

зоо

230

>

-

А. ч л Р.-ч

т> V

V-* -* \

к- ч

Ьс Ч —.

ч- Л

Ч

а Ч

20 Г^кВт

кгс/см2

0.05 Т-"С 300

100

ь,

г/кВт-ч

240 230 220 а 8.0

— -

•Р,-У-

_ —■ '■т.—-

Ч—

>

\\ч к

(1

1 'к—.

Ье

Г/кВт-"

270

230

М,,кВт

Рис. 8. Изменение параметров работы дизеля 10Д100 по нагрузочным характеристикам: а) на 15-й; б) на 11-й; в) на 7-й; г) на 4-й ПКМ

- экспериментальные при Дф=12° (-о-) и Дф=10°(-о—):

- расчетный при Аср=12° (-) и Дф=10° (---)

Таблица 2

Основные допуски на регулировочные значения цилиндро-поршневой группы и геометрического угла опережения подачи топлива дизеля 1 ОД 100

Виды технического обслуживания 1 ТРС и текущего ремонта | ТР, ТО-3 КРС СР КР КРП

Угол опережения подачи топлива, 0°

Грузовое движение. 11+1 11+1 11+1

Пассажирское движение 10+1 1СН-1 10+1

Угол опережения верхнего коленчатого вала нижним, Дф°

На ремонте для грузового движения 11±1 10+1 10+1

В эксплуатации для грузового движения 11±1 11±1 11±1

На ремонте для пассажирского движения 11-1, 11-1 11-1

В эксплуатации для пассажирского движения 11-1 10+1 10+1

Ось и камеру цилиндра выставлять минимальной на всех видах ремонта и технического обслуживания 3,2 - 3,6 мм и 7,4 - 7,8 мм соответственно

г/кВт-ч

19 кг/104 ткм-брухто

Рис. 9.Распределение расхода топлива дизелей, 10Д100:

1 - после регулировки всех дизелей; 2 - после постройки и капитальных ремонтов; 3 - после деповского ремонта и обслуживания

Рис. 10. Устройство для определения диаграммы фаз газораспределения1 дизеля 1 ОД 100

В ходе решения задач, поставленных в диссертации, разработано: устройство позволяющее определить, действительную диаграмму фаз газораспределения дизеля 10Д 100 в зависимости от разных значений углов опережения подачи топлива и опережения верхнего коленчатого вала нижним- Аф. Оно также позволяет без вычислений определить требуемые значения углов при их регулировке.

Устройство состоит из трех параллельных- и взаимоподвижных шкал. Крайние шкалы имитируют градуированные диски верхнего и нижнего коленчатых валов, а средняя шкала при перпендикулярном переносе на нее с крайних шкал значений, углов фаз газораспределений верхнего и нижнего коленчатых валов, отображает действительную диаграмму фаз

газораспределения дизеля (рис. 10).

В подтверждение эффективности регулировки, позволяющей снизить удельный расход топлива дизелем, проведены экспериментальные исследования по оценке количества вредных выбросов в атмосферу. Количество вредных выбросов снизилось и по показателям составило для С - 24%, N0» - 15% и СОх - 19%.

В пятой главе рассчитан экономический эффект от внедрения мероприятий по оптимальной регулировке дизеля тепловоза. В соответствии с данными главы 4 экономия топлива в денежном эквиваленте составляет от 62000 до 172500 рублей в год в ценах 2003 года на одну секцию локомотива. Срок окупаемости этих работ составляет один месяц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ II ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

В диссертационной, работе проведены исследования основных параметров рабочего процесса работы дизеля в зависимости от различной регулировки цилиндро-поршневой группы дизеля и геометрического угла опережения подачи топлива на наиболее часто реализуемых режимах его работы в эксплуатации. Исследования производились по результатам численного и натурного эксперимента с целью определения оптимальных регулировочных значений для каждого из нагрузочных режимов. По результатам исследований создана таблица регулировочных значений и их допусков на размеры цилиндро-поршневой группы и геометрического угла опережения подачи топлива, внесенная в правила по. деповскому техническому обслуживанию и текущему ремонту тепловозов, с целью повышения экономичности, экологичности, надежности и производительности дизелей тепловозов в условиях эксплуатации.

1. При выполнении анализа существующих путей повышения топливной экономичности тепловозных дизелей определены перспективные пути в развитии тягово-подвижного состава, позволяющие снизить существующий среднеэксплуатационный расход топлива до 20%, но они требуют больших экономических затрат.

2. Исследованы особенности режимов работы тепловозов и влияние условий эксплуатации на их экономичность. Магистральные грузовые тепловозы в грузовом движении основное время

эксплуатируются • на режимах 65 - 85% от номинального, а в пассажирском движении - 40 - 60%.

3. Предложенная методика оценки параметров рабочего процесса дизеля для каждого нагрузочного режима по всему диапазону регулировочных параметров, позволяет получить реальные данные по топливной экономичности теплосиловых установок.

4. Анализ теплотехнического состояния дизелей в эксплуатации за гарантийный срок работы после проведения им соответствующего вида ремонта. Основной рост удельного расхода топлива наблюдается за время гарантийной работы. Регулировку дизеля необходимо производить как только это будет необходимо, даже и во время гарантийной работы дизеля.

5. Разработано устройство для оптимальной регулировки углов в и Дер и определение действительной диаграммы фаз газораспределения дизеля в зависимости от них.

6. Экспериментально доказана высокая эффективность применения нового способа регулировки транспортных двигателей на промежуточных режимах работы путем оптимизации их регулировок с точки зрения экологичности вредных выбросов. Выполненные экспериментальные исследования по оценке количества вредных выбросов в атмосферу после вводимых регулировок показали снижение количества токсичных выбросов (КОх СО и С) в среднем на 20%.

7. Оптимизация регулировок на дизеле с учётом режимов работы в эксплуатации позволяет снизить удельный расход топлива до 2,5%, а среднеэксплуатационный до 10%. Выполненный расчёт экономической эффективности от внедрения регулировок составил от 62000 до 172500 руб. в год на одну секцию локомотива в ценах 2003 года.

11211

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Салимов А.В. Проблемы повышения топливной экономичности тепловозов при их прогреве // Вклад ученых вузов в научно-технический прогресс на железнодорожном транспорте: Тезисы докладов межвузовской научно-практической конференции. Самара: СамГАПС, 2003.-c.69.

2. Салимов А.В. Система контроля надежности вспомогательного оборудования тепловозов // Сборник тезисов докладов межвузовской научной конференции студентов и аспирантов. - Самара: СамГАПС, 2003.-c.60.

3. Салимов А.В. Улучшение показателей и критериев эффективности использования тепловозов в эксплуатации // Сборник тезисов докладов межвузовской научной конференции студентов и аспирантов. - Самара: СамГАПС, 2003.-с.61.

4. Салимов А.В. Повышение топливной экономичности транспортных дизелей за счет оптимизации регулировочных параметров// Межвузовский сборник научных трудов студентов, аспирантов и молодых учёных. Выпуск 5. - Самара: СамГАПС, 2004. - с.87.

5. Салимов А.В. Пути повышения топливной экономичности тепловозов // Межвузовский сборник научных трудов студентов, аспирантов и молодых учёных. Выпуск 5. - Самара: СамГАПС, 2004. - с.88.

6. Салимов А.В. Устройство для определения оптимальных углов опережения подачи топлива дизелей типа Д100 относительно угла опережения верхнего коленчатого вала нижним // Идеи, гипотезы, решения. - М: ВНТИЦ, №2,2003 г. '

Салимов Алексей_Владимир»вич--"

Повышение тоштивдо4ИтгбнемтшспггеПШ дизелей^-эксплуатации за счёт оптимизации их регулировок.

05.22.07 - Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация.

Подписано в печать 17.05.2004. Формат 60x841/16. Бумага писчая. Печать оперативная. Усл. печ. листов 1,5.

Тираж 100 экз. Заказ № 71.

Отпечатано в Самарской государственной академии путей сообщения. г.Самара, Заводское шоссе, 18.