Задание на курсовую работу

1.Курсовая работа по дисциплине «Подвижной состав железных дорог» является единой для выполнения студентами, обучающимися по специализациям «Локомотивы» (ПЛ), «Электрический транспорт

железных дорог» (ПЭ), «Вагоны» (ПВ).

2.По данным, приведенным в табл. 1, согласно последней цифре учебного шифра, определить объект для изучения и расчетов, назначенных заданием: для студентов специализации ПЛ (тепловозы)- серию тепловоза; для студентов специализации ПЭ (электрический подвижной состав)- серию электровоза; для студентов специализации ПВ (вагоны)- тип вагона.

Для специализации ПЛ: 1ꞌ- 2ТЭ25А; 2ꞌ- 2ТЭ70; 3ꞌ- 2ТЭ116У; 4ꞌ- 3М62У; 5ꞌ- 2ТЭ10М; 6ꞌ-ТЭП70; 7ꞌ- ТМ18ДМ; 8ꞌ-ЧМ3; 9ꞌ-ТЭМ7; 0ꞌ- 2ТЭ116.

Для специализации ПЭ: 1ꞌꞌ- 2ЭС5; 2ꞌꞌ- 2ЭС10; 3ꞌꞌ-ВЛ80Р; 4ꞌꞌ- ВЛ11; 5ꞌꞌ- ЭП1М; 6ꞌꞌ- ЭП2К; 7ꞌꞌ-ЭП20; 8ꞌꞌ- 2ЭС5К; 9ꞌꞌ- 8Л85; 0ꞌꞌ- 2ЭС4К.

Для специализации ПВ: 1ꞌꞌꞌ- пассажирский; 2ꞌꞌꞌ- полувагон; 3ꞌꞌꞌ- крытый вагон; 4ꞌꞌꞌ- хоппер; 5ꞌꞌꞌ-цистерна четырёхосная; 6ꞌꞌꞌ-цистерна восьмиосная; 7ꞌꞌꞌ- рефрижераторный; 8ꞌꞌꞌ-автомобилевоз; 9ꞌꞌꞌ- платформа; 0ꞌꞌꞌ- двухэтажный вагон.

Таблица 1

2.Согласно предпоследней цифре шифра выбрать вопрос для ответа по одному для каждой специализации в таблице 2.

Таблица 2

Перечень вопросов для специализаций ПЛ,ПЭ и ПВ приведены ниже. Вопросы под цифрами с одним штрихом относятся к специализации ПЛ (тепловозы), под цифрами с двумя штрихами – к специализации ПЭ (электровозы) и вопросы под цифрами с тремя штрихами – к специализации ПВ (вагоны).

Вопросы по тепловозам:

1ꞌ.Для чего необходима на тепловозе специальная передача между дизелем и движущими колёсами?

2ꞌ. Приведите схему расположения оборудования на магистральном тепловозе и укажите назначение основных агрегатов.

3ꞌ. Укажите фазы преобразования энергии на тепловозе при передаче мощности от дизеля на движущие колёсные пары.

4ꞌ. Приведите схему и индикаторную диаграмму четырёхтактного тепловозного двигателя и кратко поясните принцип его работы.

5ꞌ. Приведите схему и индикаторную диаграмму двухтактного тепловозного двигателя и кратко поясните принцип его работы.

6ꞌ. Приведите принципиальную схему электрической передачи тепловоза и кратко опишите её.

7ꞌ. Как устроен главный генератор тепловоза? Укажите назначение его частей.

8ꞌ. Как устроен тяговый электродвигатель тепловоза? Укажите назначение его частей.

9ꞌ. Приведите принципиальную электрическую схему тепловоза с передачей переменно-постоянного тока и дайте необходимые пояснения к ней.

10ꞌ. Приведите принципиальную схему тепловозной электрической передачи переменного тока и дайте необходимые пояснения к ней.

По электровозам:

1ꞌꞌ. Перечислите и опишите основные узлы электровоза переменного тока, укажите их назначение. Приведите схему расположения основного оборудования на электровозе.

2ꞌꞌ. Приведите принципиальную (силовую) электрическую схему электровоза постоянного тока; дайте необходимые пояснения к ней.

3ꞌꞌ. Перечислите и опишите основные узлы электровоза переменного тока, укажите их назначение. Приведите схему расположения основного оборудования на электровозе.

4ꞌꞌ. Приведите принципиальную (силовую) электрическую схему электровоза переменного тока с полупроводниковыми выпрямителями и дайте необходимые пояснения к ней.

5ꞌꞌ. Какие вспомогательные машины устанавливаются на электровозе? Дайте их краткую характеристику, укажите назначение.

6ꞌꞌ. Что называют часовой и длительной мощностью тягового электродвигателя?

7ꞌꞌ. Как устроен тяговый электродвигатель электровоза? Укажите назначение его частей.

8ꞌꞌ. Расскажите о способах регулирования режимов работы тяговых электродвигателей электровозов постоянного тока (изменение напряжения на зажимах электродвигателя, изменение магнитного потока главных полюсов).

9ꞌꞌ. Что называется реостатным торможением? Приведите принципиальную схему реостатного торможения и поясните её.

10ꞌꞌ. Что называется рекуперативным торможением? Приведите принципиальную схему рекуперативного торможения и поясните её.

По вагонам:

1ꞌꞌꞌ. Приведите классификацию вагонов грузового и пассажирского парков.

2ꞌꞌꞌ. Перечислите основные части грузового крытого четырёхосного вагона и укажите их назначение. Приведите эскиз вагона.

3ꞌꞌꞌ. Перечислите основные части восьмиосной цистерны и укажите их назначение, приведите эскиз такой цистерны и перечислите её особенности.

4ꞌꞌꞌ. Перечислите основные части пассажирского цельнометаллического вагона и укажите их назначение, приведите основные параметры и технические характеристики такого вагона.

5ꞌꞌꞌ. Перечислите основные части изотермического вагона с цельнометаллическим кузовом и укажите их назначение, приведите основные параметры и технические характеристики этого вагона.

6ꞌꞌꞌ. Перечислите основные параметры и технико-экономические характеристики грузовых вагонов и дайте требуемые объяснения.

7ꞌꞌꞌ. Приведите эскиз и опишите устройство вагонной буксы с подшипниками качения; укажите преимущества этих букс перед буксами с подшипниками скольжения.

8ꞌꞌꞌ.Укажите назначение рессорного подвешивания вагонов; приведите схемы одинарного и двойного рессорного и дайте требуемые пояснения; сравните эти способы подвешивания.

9ꞌꞌꞌ. Опишите устройство систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и энергоснабжения пассажирских вагонов.

10ꞌꞌꞌ. Укажите назначение и дайте классификацию автоматических тормозов подвижного состава.

3. Дать краткие сведения об устройстве и назначении заданного объекта (тепловоза. электровоза, вагона). Привести основные технические характеристики, схему расположения оборудования (на тепловозе, электровозе, вагоне). Дать спецификацию оборудования.

4. Привести эскиз тележки заданного объекта (тепловоза, электровоза, вагона). Дать краткие сведения об особенностях устройства тележек, привести их технические характеристики.

5. Вписать в габарит подвижного состава 1Т заданный объект(тепловоз, электровоз, вагон) с указанием размеров вписываемого объекта.

6. Определить касательную мощность длительного режима заданных локомотивов (тепловоза, электровоза). Рассчитать статическую нагрузку приходящуюся на ось колёсной пары (тепловоза, электровоза, вагона).

7. Определить КПД тепловоза и КПД электрической тяги для заданной серии электровоза.

8.Определить основные параметры заданного вагона: грузоподъёмность, осевую и погонную нагрузку, коэффициент тары (для студентов специализации вагоны).

9. Рассчитать сопротивление движению вагона основного и дополнительного при подъёме i= 9‰ (для специализации «вагоны»)

10. Определить передаточное число тягового редуктора.

11. Построить тяговую характеристику заданного локомотива (тепловоза. электровоза).

12. Дать описание автосцепных и поглощающих устройств. Привести эскизы автосцепки СА-3 и поглощающих аппаратов (для всех специализаций)

В графической части работы привести компоновочную схему заданного объекта (тепловоза, электровоза, вагона), тяговую характеристику локомотива и его основные технические параметры. Спецификацию узлов и деталей привести в конце пояснительной записки.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ.

1.Выбор объекта для изучения и необходимых расчётов

Согласно последней цифре учебного шифра в соответствии со специализацией обучения выбирается серия тепловоза, электровоза, тип вагона. Сведения о выбранном объекте находятся в рекомендуемой литературе, список который приведён в конце задания. Сведения о новых локомотивах и вагонах можно найти в изданиях последних лет журналов «Локомотив», «Вагоны и вагонное хозяйство», «Железнодорожный транспорт» и некоторых других изданиях железнодорожной направленности.

2.Согласно перечню вопросов каждый студент по своей специализации отвечает на один вопрос. Ответ на вопрос должен занимать одну-две страницы машинно-писного текста, быть кратким и по существу. При необходимости должен быть проиллюстрирован рисунками и схемами. Необходимо воспользоваться рекомендуемой литературой.

3.При описании краткого устройства заданного объекта (тепловоза, электровоза, вагона) привести схему устройства и расположения оборудования на тепловозе, электровозе, вагоне. Дать спецификацию оборудования. Дать техническую характеристику и назначения основных элементов заданного тепловоза, электровоза, вагона. Технические характеристики вагонов приведены в приложении.

4.Описание тележки. Приведите эскиз тележки заданного тепловоза, электровоза, вагона с обозначением основных узлов. Указывается осность тележки, особенность связи колесных пар с рамой тележки (челюстная, поводковая и др.), тип рессорного подвешивания, гасителей колебаний, статический прогиб рессорного подвешивания, тип тягового привода, тип опорно-возвращающего устройства, тормозной рычажной передачи и др.

5. Вписывание подвижного состава в габарит

Для безопасного движения поездов требуется, чтобы локомотивы и вагоны а также грузы на открытом подвижном составе могли свободно проходить мимо устройств и сооружений в пути, не задевая их, а также мимо следующего по соседним путям подвижного состава. В пояснительной записке должны быть представлены характеристики габаритов, используемых на дорогах России и области их применения и охарактеризовать все типы габаритов подвижного состава и выполнить эскиз габарита, в которой вписывается заданный подвижной состав.

Таблица 3

Габаритом подвижного состава называется предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, в котором не выходя наружу, должен помещаться стоящий на прямом горизонтальном пути порожний или груженый подвижной состав с максимальными нормируемыми допусками и износами.

Габаритами приближения строений называется предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, внутрь которого не должны заходить никакие части сооружений, строений и устройств, кроме тех, которые предназначены для непосредственного взаимодействия с подвижным составом (вагонные замедлители и подвагонные толкатели в рабочем состоянии, контактные провода с узлами крепления, хоботы гидравлических колонок при наборе воды и др.), при условии, что их положение во внутри габаритном пространстве увязано с частями подвижного состава, с которыми они могут соприкасаться.

Для подвижного состава ГОСТ 9238-83 установлены габариты Т; 1-Т; Тц;Тпр; 1-ВМ;0-ВМ;02-ВМ и 03-ВМ.Габариты Т и Т-1 распространяются на подвижной состав, допускаемый к обращению только по железным дорогам СНГ и МНР колеи 1520 (1524)мм, а габариты 1-ВМ; 0-ВМ; 02-ВМ и 03-ВМ- также на железные дороги зарубежных стран колеи 1435 мм.

Габарит подвижного состава Государственным стандартом разделён на три группы.

Первая группа – габарит Т распространяется на подвижной состав, допущенный к обращению по путям общей сети железных дорог, подъездным путям промышленных и транспортных предприятий, сооружения и устройства на которых отвечают требованиям габаритов С и Сп.

Вторая группа – габариты 1-Т, Тц. Тпр распространяется на подвижной состав, допущенный к обращению по всем путям общей сети железных дорог, подъездным путям и путям промышленных предприятий.

Третья группа - габариты 1-ВМ (0-Т), О-ВМ (01-Т), 02-ВМ (02-Т), 03-ВМ (03-Т) распространяются на подвижной состав, допущенный к обращению по всей сети железных дорог колеи 1520(1524)мм и по железным дорогам стран дальнего зарубежья, имеющим колею 1435 мм. В скобках указаны обозначения габаритов, применявшихся до введения настоящего стандарта. Основные размеры габаритов приведены в табл.1.

Пространство между габаритами приближения строений и подвижного состава обеспечивает безопасные смещения подвижного состава возникающие при движении поездов (рис1)

Рис.1. Габариты: 1 – габарит подвижного состава; 2- габарит приближения строений; 3 – свободное пространство; 4- нижнее очертание габарита на станции перегоне; 5- уровень головок рельс

Все смещения вагона могут быть сведены к следующим четырём группам:

а - вызываемые возможными отклонениями в состоянии пути – уширением колеи, упругим отжатием рельсов, перекосами и износом шпал и подкладок, упругой осадкой шпал и балласта и т.п.;

б - динамические колебания экипажа, возникающие при его движении;

в - обусловленные зазорами и износами ходовых частей и прогибом рессорного подвешивания от статической нагрузки;

г - выносы частей вагона при движении в кривых.

Вертикальные размеры габарита подвижного состава поверху явля­ются одновременно и теми максимальными строительными размерами, которые может иметь проектируемый по нему подвижной состав по вы­соте в ненагруженном состоянии.

Наименьшие допускаемые вертикальные строительные размеры проектируемого подвижного состава понизу получают путем увеличения соответствующих вертикальных размеров габарита подвижного состава на величину возможного в эксплуатации статического параллельного понижения подвижного состава вследствие максимального нормируемо­го износа ходовых частей, а для обрессоренных деталей и вследствие равномерной осадки рессор и их прогиба от расчетной нагрузки (без учета динамических колебаний)

При вписывании заданного объекта в габарит необходимо воспользоваться

габаритом 1-Т. рис 2 для этого необходимо вычертить его очертание и вписать в него строительное очертание локомотива, вагона, используя данные по высоте и ширине объекта. Порядок расчёта строительного очертания подвижного. Состава изложен в (4)(7)

Студентам вагонным специализации необходимо привести в работе понятия о габаритности погрузки и степенях негабаритности.

Необходимые сведения о габаритах подвижного состава можно найти в (3,4,7)

Рис 2. Габарит подвижного состава 1-Т

6) Определение касательной мощности локомотива при длительном режиме работы.

Касательная мощность Pk снимаемая с обода колесных пар находится как произведение развиваемой силы тяги Fk на скорость движения, соответствующей этой силе тяги

Pk=Fk×V

В длительном режиме, т.е. когда используется максимальный ток двигателя и он не перегревает тяговые двигатели выше нормы (≈145®С) в течение длительного неограниченного времени касательная мощность Р_кр равна произведению расчётной силы тяги F_kp (при этом режиме) на соответствующую ей расчётную скорость Vp.

Pkp=FkpVp (Вт)

Значения силы тяги Fkp и скорость Vp для длительного (продолжительного) режима приводятся в справочных характеристиках локомотива (тепловоза, электровоза)

Если сила тяги выражена в kH, а скорость в то формула по определению касательной мощности приобретает вид

Pk= ,кВт

7)Определение КПД тепловоза и КПД электрической тяги для заданного локомотива

Коэффициент полезного действия тепловоза ɳ_т как отношение полезной работы (мощности) к затраченной первоначальной

ɳ_т =

Первоначальная затраченная мощность – мощность тепловой энергии, полученной от сгоревшего топлива в цилиндрах дизеля

Pзатр= кВт

Где: Вч – часовой расход топлива дизелем тепловоза, кг

Нu=42500кДж/кг – теплота сгорания дизельного топлива (количество тепловой энергии, выделяемой при сгорании 1 кг топлива)

Часовой расход топлива Вч можно определить через удельный расход топлива дизелем ge (количество сгораемого топлива приходящееся на 1 кВт мощности)

Удельный расход для каждого дизеля приводится в справочных данных. При этом

Pзатр=

Где Ре – эффективная мощность дизеля, кВт

Тогда к.п.д. тепловоза ήт= =

КПД тепловоза можно определить и другим способом, зная КПД звеньев составляющих энергетическую цепь тепловоза.

В энергетическую цепь тепловоза входят: дизель, тяговый генератор, тяговые электродвигатели, тяговый редуктор и приводы вспомогательных машин.

Зная их коэффициенты полезного действия →КПД тепловоза определяется как произведение КПД составляющих энергетическую цепь

ήт=ήэ·ήг·ήэд·ήзп·ήвcn

где - ήэ- эфективный КПД дизеля. ήэ=0.35-04

ήг - КПД генератора с учетом выпрямительной установки. ήг=0.94-0.95

ήтд – КПД тягового электродвигателя.ήтд=0.915

ήзп – КПД тягового редуктора (зубчатой передачи) ήзп=0.975-0,98

ήвет – КПД, учитывающий потери энергии на вспомогательные нужды. ήвcn=0.98-0.93

Для электрической тяги ее КПД учитывает потери энергии во всех звеньях, составляющих энергетическую цепь от производства на электростанции до использования энергии в электродвигателях электровоза

ήэт=ήэс·ήпт·ήлэп·ήтп·ήкс·ήэд

где ήэс – КПД электростанции (тепловой, атомной, гидроэлектростанции). ήэс=0.25-0.4

ήпт – КПД повышающего трансформатора ήпт=0.97-0.98

ήлэп – кпд линии электропередач ήлэп=0.95-0.98

ήтп – кпд тяговой подстанции ήтп=0.9-0.92

ήкс – кпд контактной сети ʯкс=0.91-0.94

ήэ – кпд электровоза (электродвигателей) ήэ=0.85-0.88

8) Определение основных параметров вагона для специализации «Вагоны»