автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Повышение тягово-экономических качеств маневровых тепловозов путем совершенствования режимов работы дизель-гидравлических установок

министерство путей сообщения россш

московский государственный университет путей сообщим

УДК 629 ьгч 1-й На правах рукописи

' ГОРОХОВ. МОЛИЛ ВЛАДИМИРОВИЧ

повышеше тягово-эконсшческкх качеств манезровьк тепловозов путегл совершенствования реьиу.ов работы д.'зель-пш'аз.меских установок ■

05.22.07. - Подвижной состав железных дорог н тяга поездов

автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

москза - 1994

Работа выполнена на кафедре "Локомотивы и локомотивное хозяйство" Московского государственного университета путей сообщения.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Е*Е. Коссов

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

В,В. Стрекопытов

- кандидат технических наук, г 0.8 СОНИ

Ведущее предприятие - Лвдиновский тепловозостроительный

завод

Защита диссертации состоится "ЛЯ" 06 1994г. в $ ^ часов на заседании специализированного совета Д 114.05.05. при Московском университете путей сообщения по адресу:

103055, ГСП, г.Москва, ул. Образцова, 15; ауд. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан " ¿6 " 1994 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенное печатью, рросим направлять по адресу совета университета.

Ученый секретарь - - " "

специализированного совета Д 114.05.05. д.т.н., профессор В.II. Филиппов

0Б5АЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. В настоящее время значительнуг часть парка маневрово-промывленных локомотивов в России составляют тепловозы с гидропередачей. Определенные достоинства гидравлических передач С малая стоимость, повышенный коэффициент использования сцепного веса, высокая удельная модность, компактность и герметичность, малая неподрессоренная масса экипаяа, высокая перегрузочная способность и др.) обеспечивапт целесообразность их применения на бливайвуи перспективу.

Вместе с этиа тепловоза с гидропередачей обладапт рядом недостатков. Среднеэксплуатационний КПД ыаневрово-промывленных тепловозов с гидропередачей составляет 15-22% против расчетных значений 27.5 - 292 для номинального рехима. Среди причин снияения экономичности в эксплуатации неаалуп роль имеет несовериенство переходных процессов в дизель-гидравлических установках, на доля которых приходится до 40-50% времени работы тепловозов в реаииах тяги.

Другой суцественный недостаток связан-с неудовлетворительной производительности тепловозов с гидропередачей в условиях маневровой работы. Низкий темп нарастания силы тяги до расчетного значения при трогании, провалы силы тяги при переходах с одного гидроаппарата на другой и недостаточная приемистость при многочисленных переключениях позиций контроллера ухудзавт эксплуатационные показатели этих тепловозов.

Учитывая широкое применение маневровых тепловозоз с гидропередачей на промынленном транспорте и реально сучествущуа перс*

пективд их дальнейвего использования, вопросы повызения тяго-во-экономических характеристик этих тепловозов сохранапт свои актуальность в настоящее время, а в условиях перехода предприятий на хозяйственный расчет приобретапт дополнительную значимость.

Поскольку улучшение показателей использования тепловозов с гидропередачей связано в больией степени с совершенствованием переходных процессов и реяивов работы дизель-гидравлических установок, актуальной задачей является не только решение затронутых вопросов при проектировании новых тепловозов, но и поиск технических решений улучиения характеристик эксплуатируемых тепловозов в плане их модернизации с учетов реалышх эксплуатационных факторов по их загрузке.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ - повыяение тыгово-зкономических качеств "ыанев-рово-промыаленных тепловозов путем совервенствования ревииов совместной работы дизель-гидравлических силовых установок в характерах условиях эксплуатации.

Для достизения поставленной цели в работе ревавтся следуи-' цие задачи;

- анализ известных технических реиений и способов совер-венствования характеристик тепловозов с гидропередачей;

- анализ требований к характеристикам дизель-гидравлических силовых установок с учетом условий и решиков эксплуатации манев-рово-промышленных тепловозов-;

- разработка структуры и алгоритмов компьютерной исследовательской системы для анализа тягово-экономических параметров тепловозов с использованием методов катеиатическогр моделирования;

-. выбор и обоснование технических решений и их рачетных параметров по совераенствованиа! работы дизель-гидравлических силовых установок в рекимах трогания и разгона, переклшчения ступе--ней гидропередачи и изменения частоты вращения коленчатого вала дизеля путей выполнения иноговарианпшх сравнительных расчетов;

- экспериментальное определение характеристик тепловоза ТГН4 с опытной системой-ускоренного наполнения гидро^ппаратов;

- оценка эффективности применения предлагаемых технических

ревений и сферы нх рационального использования с учетом реального спектра эксплуатационных рекиыов на экономической модели.

Объект исследования - дизель-гидравлическая установка тепло-возоп модностьп 550 кВт типа ТГМ4.

МЕТОДУ ИССЛЕДОВАНИЯ. Репение поставленных задач выполнено с использованием методов математического моделирования рабочих процессов, характеристик и cncjea управления дизель-гидравлической силовой установки, тяговых и эксплуатационных реяимов, теории моделирования слоаных динаыических систеа, методов функционального анализа и синтеза, постановки численного и натурного экспериментов, выполнения нноговариантних сравнительных расчетов, положений теории массового обслуяивания.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Проблем соверэеиствооания тзгово-эконоии-ческнх характеристик •п'-тррово-проаыялешшх тепловозов в реалышх эксплуатационных условиях рассматривается как многофакторная задача, требуемая комплексного подхода к ее резенмп.

8 работе разработана структура коипьвтерной системы по нно-гофакторноау анализу тягово-зконоаических параметров тепловозов и предлонены алгоритмы исследовательских задач. Представленная система, благодаря своей гибкости и способности к расвирению,- иогет быть использована для реяениа задач, выходящих за пределы настоящей работа.

С использованием разработанной коипьвтерной "системы получены расчетные зависимости параметров тягово-знергетической цепи тепловоза с гидропередачей при работе на установиваихся и переходных рвгимах. Определена совокупность параметров систем питания и управления гидропередачи типа УГП-750/1200 с» цельи улучшения качества и сокращения длительности переходных процессов в дизель-гидравлических установках проявленных тепловозов применительно к характерным условиям эксплуатации. Оценка эффективности предложенных ргз^ниА при различной загрузке тепловоза выполнена с

использованием комплексного критерия>по экономичности и производительности на модели, основанной на положениях теории массового обслугивания.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Реализация рассмотренных в работе технических ревений способствует улучвенип показателей экономичности и производительногти ааневрово-промыиленных тепловозов с гидропередачей. Б рабте такге приводится методика оценки эффективности применения предлагаемы» ревений в зависимости от характера н степени загрузки тепловозов в эксплуатации. Использование компьютерной исследовательской систеиы возмояно при ревений различных научно-технических задач.

Результаты работы ислользозанн Лвдиновскиы тепловозостроительным заводом при оборудовании тепловоза ТГМ4Б опытной системой питания гидропередачи.

ПУБЛИКАЦИИ. Основные материалы диссертации опубликованы в 3-х печатных работах.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация содержит /35 стр. иави-нописного текста, 31 рисунков, 7 таблиц, 75 наименований библиографических источников и состоит■из'введения, 5 глав, заклвче-ния, списка использованных источников.

СОДЕРШИЕ РАБОТЫ

Во ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность теыы диссертации, кратко сформулированы цель работы и указаны пути ее ревения.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ выполнен обзор известных технических ревени# и методов совершенствования характеристик тепловозов с гидропередачей.

Традиционно прбблемы улучвениа тягово-экономических параметров тепловозов указанного типа связываются с совер»енствованиеы характеристик гидропередач. Работы в этой области ведутся по еле-

дуащиы основным направлениям;

1. Совераенствование конструкции гидроаппаратов и кинематических схем передач. Наиболмнй вклад в развитие конструкции гидропередач тягового подвикного состава внесли всемирно известные фирма 1)оШ1 (Германия, Австрия), КТИ (Германия) н Т«1п-01 зс (США). Разработки этих фирм, а такае отечественной промывленности направлены на повывенне экономичности гидродинамических трансформаторов (ГДТ), расяирение скоростного диапазона их эффективной работы, упрочение механической части передачи.

2. Применение гидроториоэа и гидрореверса. Тормозные гидромуфты обеспечивают длительную реализации тормозного усилия при полном использовании сцепления колес с рельсами и значительную экономия эксплуатационных затрат по содержании колодочных тормозов и бандаяей колесных пар. Гидрореверсивные передачи дополнительно позволяат повысить производительность маневрового тепловоза за счет безостановочного реверсирования, что обеспечивается совмещением процесса заполнения пускового ГДТ обратного хода с процессом гидротормояения и упразднением механического реверса.

3. Совсряенствсжание систем питания,- смазки и охлаздеиид гидропередач. Работы по совераенствованив указаных систем ведутся с целъв стабилизации параметров гидроаппаратов на различных реяи-мах, сокращения длительности переходных процессов и уменьвения потерь на вспомогательные нуяды передачи. Этим проблемам посваце-ны такяе исследования ВНИТН, ИИИТа, Калужского машиностроительного завода. Для сокращения продолжительности наполнения пусковых ГДТ, что существенно лимитирует тяговые возмояности при трогании, предлагается использовать секционированные* питательные насосы, насосы повыяенной производительности,' с пологой напор-расходной характеристикой, а такяе гидроаккуыуляторы объемного типа.

4. Разработки в области систем управления. Данные работы направлены на обеспечение условий наиболее полного использования

потенциальных возмоаностей • гидропередачи в эксплуатации. Среди многочисленных разработок, выполненных фирмами иоНв, НТО. а так-ве ВНИТИ и др. организациями, наибольвий интерес представляют работы, связанные с проблемами переходных процессов при переклпче-нии гидроаппаратов; бесступенчатого регулирования силы таги и скорости; автоматизации управления дизель-гидравлических установок.

На основе выполненного обзора и анализа известных технических ренений сделан вывод, что отдельно взятке ревения'или их простое объеденение не позволяет с учетом требований к простоте и надевности конструкции б полной мере реаить поставленную задачу.

Для выбора рациональной совокупности технических ревений и их параметров, реализуемых превде всего в плане модернизации, необходим комплексный подход к поставленной задаче на основе выполнения многовариантных сравнительных расчетов применительно к реальным условизы эксплуатации,

ВТОРАЯ ГЛАВА посвящена анализу условий и рехимов эксплуатации маневрово-пронывленных тепловозов с гидропередачей, а такве рассмотрении требований, предъявлясыых к их тягово-экономическим характеристикам.

Указанные вопроси отрааенн в работах Йкулиничева В,й.,Белана Й.П,.Гавриленко И,И..Гончарова- Н.Е..Забелина Г.Д.,1елеста П.й, и др., исследованы в трудах ПромТрднсНИИпроекта, ВИНТИ, ИИИТа и др.

Отмечается, что условия работы тепловозов на проявленной транспорте существенно отличается от эксплуатации на сети *елез-ных дорог МПС и могут быть условно сведены в три группы: маневровая работа на станциях и подъездных путях, технологические перевозки и вывозная работа.

Несмотря на имеющиеся различия, а такае учитывая тот факт, что тепловозы промышленного транспорта эксплуатируются чаце всего в смешанном ревиме, их работа характеризуется небольшими пробега-

ми между остановками, малыми средними скоростями движения, боль-мим разбросом весов составов и крутизны уклонов путей, частыми боксовлниями. специфичными производственники условиями.

Тепловозы можностьп 550 кВт (типа ТГИ4) используптся на всех видах маневровой и легкой вывозной работе при коэффициенте загрузки по времени 0.40-0,45. Средняя масса состава вагонов составляет 520 т, Наибольмая длина полурейса достигает 1.1-1.4 км при подавлявшем количестве перемещений до 250-300 м. Средняя скорость движения - 7,1-7.4 км/ч. Средний эксплуатационный КПД тепловоза -15-22Z.

Режимы холостого хода составляют примерно половину времени рабпты силпрпй установки при движении тепловоза (46-50%). Около 377. рабочего времени приходится на нагрузки, соответствующие малым и средни« позицией контроллера. При этой 95Z времени тягового режима соответствует работе на пусковом ГДТ. Характерным является преобладание переходных режимов, удельный вес которых при движении тепловоза составляет 37-50Z по дизели и около 47-48Z по гидропередаче. Среднее количество переклвчений контроллера за 1 час работы находится в пределах 156-167 раз. а число, вклвчений гидроаппаратов за 1 час работы под нагрузкой - 212-223.

Приведенные числовые значения соответствуй статистическим данным, усредненным для ряда промывленных предприятий. 0 то же время они могут варьироваться в достаточно жироком спектре эксплуатационных режимов в зависимости от местных особенностей.

Анализ условий и показателей эксплуатации тепловозов с гидропередачей на промышленном транспорте подтверждает несовершенство их тягово-экономических возможностей. Проблема улучшения тя-гово-экономических параметров тепловозов при разгоне, являвцсмся наиболее важным элементом технологического цикла и составлявшем около 42Z его длительности, связана с необходимостью более полного удовлетворения требований по сцепным качествам, разгонным ха-

- 1С -

рактеристикам и приемистости силовой установки. Это в свою очередь во многом определяется совершенством качества переходных процессов в дизель-гидравлической установке при трогании, переключении ступеней гидропередачи и изменении частоты вращения вала дизеля.

Процессы трогания лимитируются длительность«! наполнения пускового ГДТ, что существенно ухудщает экономичность и производительность тепловоза. При переключении ступеней гидропередачи наблюдаются провалы силы тяги, так ее снижающие производительность и вызывавшие динамические усилия в составе. Процессы переключений позиций контроллера под нагрузкой сопрововдавтся рассогласованием в подаче топлива и воздуха, что отрицательно сказывается на экономичности, техническом состоянии и приемистости дизеля.

В результате проведенного анализа обоснован комплексный подход к реиению поставленной проблемы как «ногофакторной задачи, требующей проведения сравнительных исследований по ряду критериев, в том числе экономичности и производительности.

ТРЕТЬЯ ГЛАВА посвящена разработке структуры и алгоритмов компьютерной исследовательской системы для анализа тягово-эконо-мических параметров тепловозов.

Необходимость разработки такой системы, представляющей собой ватематический аппарат сравнительных исследований, определяется указанным выве характером поставленной задачи. В зтом ключе тяго-во-энергетическое оборудование тепловоза вместе с системами управления рассматривается как словная динамическая система, эксплуатационные параметры которой находятся в зависимости от совокупности факторов влияния.

В основе данного подхода ле»ит теория моделирования слоаных систем, изложенная в работах Бусленко Н.П., Льюнга Л., Пеяеля М., Статникова Р.Б.,!еннона Р. и др. В соответствии с ней дизель-гидравлическая установка маневрово-промшленного тепловоза представ-

лена совокупность» динамических объектов и связей между ними.

Учитывая сложность разработки такого рода комплексной модели применительно к сравнительным исследованиям тягово-экономических параметров, рассмотрены принципы построения компьптерной системы, позволявшей реализовать указанный подход. Ведущим из них является модульная организация структуры компьютерной системы (см. рис.!). Программные модули, входящие в систему, могут иметь различ-нуп структуру и содержание.' Однако с цельв взаимозаменяемости однотипных и согласования разнотипных модулей передача информации между ними осуществляется по формализованным каналам. Синхронизация работы модулей осуществляется черег> равные промежутки времени - »аг рагчртл совокупной мрдрли,

Модуль дизеля содержит математическое описание собственно дизельного двигателя, системы топлиноподачи, регулятора частоты вращения и системы турбонаддува. В основе разработки модели дизеля с газотурбинным наддувом лежат известные работы Володина А.И., Коссова Е.Е..Крутова В.И.,0рлина A.C..Симеона Й.З. и др. В работе имеется также альтернативная модель дизеля, основанная на его представлении как динамического объекта, описываемого передаточными функциями.

Модуль гидропередачи содержит математическое описание характеристик пускового и марвевого ГДТ. систем питания и управления гидропередачи, а также параметры реверс-редуктора и трансмиссии. Разработанная модель основывается на работах Байты Т.М.,Быкова 3.К..Лаптева D.H..Семичастнова И.Ф..Стесина С.П. и др. В работе использованы также экспериментальные зависимости, полученные в результате исследований ВНИТИ, МИИТа, Калужского машиностроительного и Лидиновского тепловозостроительного заводов.

Содержимое модуля задания и обработки режимов работы локомотива определяется постановкой исследовательской задачи (расчет переходных процессов, аналитических зависимостей, тягово-экономн-

- ¡г-

Структуре Ko:.::!L:-j'rcp:¡o.'i «сслсд;оьатсльскс>Л cucyc;.'.;;

го т;л'С],о-экс;;а;.:::чоск::и;а\:етров тешоиозои

Модуль ссрЬисных программ

x

Модуль заусмии и oJpciJomsy per.uHùl

Блок Блок Блок

SùÇOHUA тяоЬых ¿ b/ôoja

рСлимоЬ расчеюЬ pSi tjJttTuîJb

Блок рас ve ra T3fí тепловоза

T

БлоК

параметроб ynpuùx

* *

блок

рабочих процессов

Модуль росчвга уизеля ^J

Блок

парают^Ы упра&иния

БлоК рабочих процессоЬ

Модуль расчета щрог.е^рчц

Модуль отображения графической инуорма^иц

F:vj. i

- Li -

ческих показателей, параметров полурейсов и т.д.) Режимы работы тепловоза могут задаваться детерминированно или в соответствии с законами распределения факторов влияния (уклон пути, число вагонов, коэффициент сцепления, режимы нагружения силовой установки, ограничения по скорости и продолжительности режимов и т.д.)

Система предусматривает выдачу результатов расчета в табличном и графическом виде, а также выдачу итоговой информации по окончании режимов.

Модуль сервисных программ создан для упрочения технологии анализа и синтеза характеристик исследуемых объектов. Модуль содержит программы аппроксимации функциональных и эмпирических зависимостей, определения неявно выраженных функциональных зависимостей, построения характеристик и идентификации элементов модели.

Разработанный вариант исследовательской системы реализован на ПЭВМ типа PC ЙТ в среде Гурбо-Паскаль-5.5.

S ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ осуществляется выбор и обоснование технических реаений и их расчетных параметров с целыа совервенствова-ния режимов работы дизель-гидравлических установок ианеврово-про-аиаленных тепловозов.

Методике выполнения сравнительных исследований н выбора рациональных технических реаений посвящены работы Велана А.П., Гав-риленко Н,К,,Коссова Е,Е.,0сипова С.И..Статникова P.S. и др. Осо-бенностьв поставленной задачи является наличие достаточно больного числа факторов влияния как эксплуатационного, так и конструктивного плана, а также неоднозначность и противоречивость критериев оценки сравниваемых вариантов.

В работе в качестве обобщенных факторов влияния при выполнении сравнительных расчетов используется совокупность параметров относительной мощности И силовой установки и относительного времени X переходных процессов. Поскольку последний параметр не является чисто эксплуатационным фактором, то при сравнении за осно-

- н-

ву принимается его величина, соответствующая базовому исполнении дизель-гидравлической установки. В качестве комплексного критерия оценки применяется параметр ВТ, представлявший собой произведение расхода топлива на время выполнения заданного объема механической работы п одинаковых условиях.

Проблеме совершенствования систем питания и управления гидропередач посвящены работы Гудкова Л,В,, Пащенко А.Е., Столярова Й.И., Трескова В.П. и др.

На основе анализа возможных технических решений с целью сокращения длительности наполнения пускового Г'ДТ предлагается использовать ускоритель наполнения (УН), содержащий гидроаккумулятор масла поряневого типа. Для подтверждения работоспособности и целесообразности применения !1Н. а также для получения опытных характеристик гидропередачи г !Ш проведены чкгпериирнталмшр исследования н два этапа:■

1 ) стендовые испытания гидропередачи с УН на Калужском машиностроительном заводе;

2) поездные испытания тепловоза ТГИ4Б с опытной системой питания гидропередачи на Людиновском тепловозостроительном заводе.

В ходе испытаний были сделаны выводы:

1 ) система ускоренного наполнения работоспособна и позволяет уменьшить время наполнения при трогании до 3 с, сделав его практически независимым от режима работы (в серийной системе питания оно составляет от 3.5 до 13.5 с в зависимости от позиции контроллера);

2) при переключении ступеней гидропередачи УН способствует уменьшению провала силы тяги;

3) параметры испытуемого варианта УН, а также способ наполнения его от питательнного насоса не является рациональными и требуют обоснованного выбора ил основе сравнительных расчетов.

В результате расчетов с и(.чшльзпрани,>н ра.*(МР{>т<«!!!»й компь-

- и -

итерной исследовательской системы применительно к особенностям конструкции и эксплуатации тепловозов типа ТГЫ4 предлагается УМ емкостью 30л с самозаполнением масляной полости и давлением питательного воздух;! 0.55-0.ПО ИПа. Возможны дна основных варианта исполнения ЧН: по типу "тандем-" и "комнаунд-насос'Ч см.рис.2 и 3)

Графически»? зависимости сравнительной эффективности применения УН. выраженной отношением параметров ВТ предлагаемого варианта к базовом'! I серийному исполнении системы питания) показаны на рис.4 для ЧН различного типа и емкости при среднестатистических режимах трогания (О-500т, N0.45, Г-2.0). Объем УН 30л выбран по условии загрузки компрессора. При этом, учитывая сравнительно высокий темп начального наполнения от серийного питательного насоса, вводится задери« времени нклпчения ЧН, равная 1.0 с. С использованием УН стабилизации параметров ГДТ наступает через 2.02.5 с после его включения.

Расчетами установлено, что применение ЧН объемом 30л на тепловозах ТГИ4 позволяет для среднестатистического режима трогания и разгона уменыить величину параметра ВТ на 15-202. В работе приводятся и анализируется зависимости параметра ВТ от позиции контроллера, длительности нагружрния и массы поезда. Диапазон применимости ЧН следует ограничить позициями контроллера со 2-й по б-а. поскольку на высоких позициях С7-я и 8-я) быстродействие серийной системы питания сопоставимо с ЧН, а на 1-й позиции при частых переключениях контроллера возможны рсяимы нагрузения, длительность которых соизмерима или меньше времени цикла работы ЧН.

На режимах переключения ступеней гидропередачи, как свидетельствуй выполненные расчеты, УН позволяет уменьшить величину провала силы тяги до 15-192 вместо имевшего место разброса от 27 до 81% в серийном исполнении. Здесь больвие значения провалов со-ответствувт работе на малых и средних позициях. Указанный -зфзект достигается за счет того, что длительность наполнения от ЧН вклп-

Слсг.'л ускорителя шлюлиспля v;:na "тл1у;с:.;-г;псос"

Г

о

ч>

¿Г

■5-СдГ

i и à»

у?

а

/

-о-

Гнс. 2

Схсг.'.л ускорителя напаипоиг-я v:ir:a "Kíxaiayiu-^acoc"

ó глт

. ь

Сравнителытя о'1фсктщ носгь УП различной сг/косгн

An«, Q-50ÖT, h*0%.

Fue. 4.

чаемого в работу ГДТ не зависит от позиции контроллера, а характеристики слива отключаемого ГДТ являются практически стабильными во всем скоростном диапазоне.

При использовании УН емкостью 30л наилучшие параметры переходных процессов достигаются при задергке слива опорожняемого ГДТ 1.2 с. В этой случае снижение относительного параметра ВТ составляет в средней 13.32 на один переход в диапазоне работы со 2-й по 6-ю позиции контроллера.

Что касается переходных процессов в дизеле при увеличении частоты вращения его вала под нагрузкой, то их длительность значительно больве в диапазоне работы на высоких позициях контроллера из-за малого резерва свободной мощности дизеля на разгон и повет достигать 20 с. Несовершенство переходных процессов, выражав-щееся прежде всего в значительном рассогласовании расходов топлива и воздуха, отрицательно влияет не только на показатели приемистости , но и педет к ухудшению технического состояния дизеля.

С целью сокращения длительности и улучшения качества пере • ходных процессов при переключениях контроллера с более низких на 5-ю - 8-п позиции предлагается осуществлять кратковременный поделив ГДТ в течение 2.0 с по калиброванным каналам темпом, ниве обычного в 10 раз. Указанные параметры определены сравнительными расчетами из условия преобладающего числа переключений контроллера при работе на средних позициях. Такое реаение позволяет сократить длительность переходных процессов в среднем на 222 на одно переключение при среднем увеличении относительного параметра ВТ на 2.Ш. Некоторое ухудленип показателя ВТ. неизбежно сопровождающее введение задержки нагружения, существенно не изменяет полученный эффект от применения У!1 на рассмотренных выже режимах.

Представленные технические ревени.я отражены в предложениях по мпа<;рни:<лции сист** питания и управления гидропередачи типа П 7''(У! 200 П;1 им'1 !гитл!-чп к

-л-

ПЯТАЯ ГЛАВА посвячена вопросам оценки эффективности предлагаемых технических ревений в различных условиях эксплуатации.

Поскольку факторы, определявшие реальные условия эксплуатации маневрово-промнвленных тепловозов, варьирувтся в значительных пределах, к исследованию режимов их работы лучаим образом подходят имитационные методы. Такой подход напел отражение в работах ПромТрансНИИпроекта (авторы Белан А,П., Забелин Г.Д. и др.), методика которых положена в основу настоящих исследований.

С цельи анализа параметров загрузки и их влияния на эффективность предлагаемых ревений разработана имитационная модель работы маневрового тепловоза с позиций теории массового обслуяива-ния. В соответствии с последней параметры полурейсов как потока требований на обслуживание тепловозом генерирувтся случайным образом по заданным законам распределения. Среди этих параметров учитываются масса группы вагонов, длина пробега, допустимая скорость, крутизна уклонов пути, коэффициент сцепления, интенсивность поступления групп вагонов в обработку,

Расчет времени обслузиваниа группы вагонов выполнен по расчетной схеие полурейса типа РПТ (разгон - движение с постоянно:! скоростьп - торможение). При этом использованы принципы и подходы, изложенные в третьей главе.

В результате выполненных сравнительных расчетов получены зависимости эффективности предлагаемых реяений, выраженной изменением относительного параметра ВТ по отношении к серийному исполнению, при изменении средних величин длины полурейса, массы группы вагонов и коэффициента использования тепловоза по времени (см. ркс. 5 и 6).

Отаечаетса. что применительно к тепловозам типа ТГМ4 наи-Золызая эффективность предлагаемых решений достигается при выполнении полурейсов длиной до- 400 м при степени загрузки тепловоза по времени свыае 35-402, что соответствует снижении величины

Значения относительного параметра ВТ при работе с составагл: ' различно;; масси в зависимости от длины полурсЛсов

Значения относительного пара-отра ВТ при раз-г/пю!1 загрузке тиачосозп по 5зре.\:спи в

комплексного параметра ВТ в эксплуатации не менее 5-82. При этом лцчвие показатели достигаются при работе с группами вагонов средней массой 500 т.

В работе проанализированы составлявшие стоимостного выражении экономического эффекта и сделан вывод о его дифференцирован-ности в зависимости от условий эксплуатации и производственных возможностей предприятий, осуществлявших модернизации тепловозов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе реаенд научно-техническая задача, связанная с проблемой повышения тягово-зконоиических качеств тепловозов с гидропередачей в условиях эксплуатации на промышленном транспорте, ■ Реаение задачи выполнено за счет совераенствования реяииоп работы дизель-гидравлических силовых установок на переходных режимах, являющихся доминирующими для маненрово-промиолен-них тепловозов,

Резение задачи имеет паяное значение, поскольку тягово-эко-номичвг.кие показатели эксплуатации этих лококотипов значительно уступают проектным значениям по причине несовершенства работы силового оборудования в характерных эксплуатационных режимах.

В настоящей работе акцентировалось внимание на выработку технических решений, реализация которых возможна в плане модернизации оборудования в условиях эксплуатационных и ремонтных предприятий, что расширяет применимость разработанных предложений.

В.основу режения задачи положены методы выполнения многовариантных сравнительных расчетов с использованием аппарата математического моделирования тагово-знергетической цепи тепловоза, разработанного по принципу комплексных моделей "сложных динами ческих систем".

Для режения поставленной задачи в диссертации выполнены исследования и получены еле дувшие результаты:

1, Проанализирован спектр эксплуатационных режимов работы маненрово-иромывлетшх тепловозов и их дизель-гидравлических установок и выделены наиболее характерные режимы, дла которых даны качественно и количественные оценки, Сделан вывод о первостепенной важности улучшения параметров работы силового оборудования на режимах трогания и разгона, переклпчения ступеней гидропередачи и изменения частоты вращения вала дизеля под нагрузкой.

2, Поставленная проблема совершенствования тягово-экономи-ческих качеств маневровых тепловозов в силу неоднозначности, критериев и монпгоибразия факторов влияния отнесена к разряду задач, требулщих комплексного подхода к их ревени» на основе выполнения иноговариантных сравнительных расчетов.

3; Разработаны принципы и структура построения компьютерной исследовательской системы по анализу тягсво-эконоыических параметров тепловозов.

4. Проанализированы различные технические решения по совер-венгтвованию систем питании мнигоциркуляционных передач. Выполне-. но ооппнныние целесообразности применения ускорителей наполнения тяговых гидрплппаратпн ппрвнерпгп типа. Получены экспериментальна Хар.ИПОЦИЛПКИ . К» ТСК у« К«{ч'ИИОГО НЛПРЯНеНИЯ.

5. Расчетных путем определены рациональные параметры ускорителей с С()М11з.Ш1)лн"ни(,и, Выполнены сравнительные расчеты реэуль-тирукщих параметров ускорителей типа "тандем-" и "компаунд-насос".

6. Выполнен« сравнительные расчеты эффективности применения ускорителей в режимах трогания-разгона и переключений ступеней гидропередачи. В качестве критерия эффективности использован комплексный параметр ВТ, равный произведении расхода топлива на время выполнении данного объема механической работы тепловоза,

7. Проанализированы переходные процессы в дизеле при.его разгоне под нагрузкой. С цельи сокращения длительности и улучве-

-2л ■

ния качества переходных процессов при переклвчении позиций контроллера на более высокие в диапазоне частот вращения выже средних предлагается осуществлять кратковременный поделив гидроаппаратов по калиброванным каналам, что способствует увеличения приемистости двигателя и повышению надежности его работы.

8. Разработаны рекомендации по модернизации систем питания и управления гидропередачей с использованием предлагаемых технических репений и определен диапазон режимов их применения.

9. Предложена методика оценки эффективности предлагаемых технических решений для конкретных условий эксплуатации с использованием разработанной имитационной модели работы маневрового тепловоза. Получены расчетние зависимости величины интегрального параметра ВТ для различных экслуатационних условий. Овидаеыаэ яф-фективность от внедрения предложенных репений для характерных условий эксплуатации тепловозов типа ТГУ4 выражается снижением расхода топлива в эксплуатации на 3-4% и повышением производительности на В-8%,

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Повывение тяговых качеств маневровых тепловозов с гидро-динаыической передачей /В.З.Зибаноп, В.С.Дубровин, И.В.Горохов, Я.Т.Зыбки.//Материалы 3-й Bircom. научн.-техн. кошрер,"Проблемы развития локомотивострояния",-Лугангк: BÜCH, 1990,- с.80

2. Горохов- U.R. Мптпдплпгичрскнб аспекты совершенствования тягово-'зкеплуатационных пока мтелей автономных локомотивоь//!.-д. трансп. Сер. "Локомотивы и лок.хпз-во"0И/Ц11ИИТЗИ,-1392 ,-вип,с. 14

3. Горохов И,В. 0 совервенствовании тягово-экономических параметров маневровых тепловозов с гидропередачей. - Моск. гос.ун-т путей сообц. -И.. 1994.-12с. Дел. в ЦНИИТЭИ МПС N 5933-2Д94