На рисунку 3.4 приведена гістограма розподіли завантаження дизеля в експлуатації за часом (білі прямокутники). Там же показана частка палива, у відсотках, витрачена на кожнім розглянутому режимі експлуатаційної характеристики (чорні прямокутники). Приведене також отримане значення середньо експлуатаційної питомої ефективної витрати палива для 11-ти позиційного варіанту роботи з номінальною потужністю Ne = 883 кВт, яке склала gе сер.е.= 0,2131 кг/(кВт·год). Це надто нижче ніж у тепловозів ТЕМ2М з дизелем ПДГ1М (gе сер.е.= 0,281 кг/(кВт·год)). При роботі на 8-ми позиційному контролері з номінальною потужністю Ne = 588 кВт gе сер.е.= 0,2374 кг/(кВт·год). Це значення теж значно менше ніж у прототипу дизеля 211Д-3М тепловоза ТГМ4М (gе сер.е.= 0,265 кг/(кВт·год)).
В результаті проведеного дослідження можна зробити наступні висновки:
1) Тепловозний дизель 10Д80 (6ЧН26/27) при роботі у складі перспективного вітчизняного тепловозу ТЕМ103 має експлуатаційну паливну економічність на рівні кращих світових зразків і значно перевищує економічність прототипів, як за номінальною потужністю 588 кВт, так й при номінальній потужності 883 кВт;
2) При роботі на 8-ми позиційному контролері машиніста температура випускних газів не перевищує 500оС, рівень утікання продувного повітря знаходиться у межах u = 0,05…0,11, що за даними спеціальних випробувань попередника дизеля Д70 дозволяє стверджувати про надійність роботи випускних клапанів. Максимальний тиск згоряння взагалі низький і не перевершує 11 МПа. Все це сприяє надійній роботі дизеля у експлуатації;
3) При необхідності отримання більших потужностей на окремих тепловозах ТЕМ103 можна забезпечити за допомогою 11-ти позиційного контролера машиніста ще три форсовані режими 670, 780 та 890 кВт по навантажувальній характеристиці при 750 хв-1. При цьому температура випускних газів зростає до 538оС, що не перевищує припустимих значень (550оС), рівень утікання продувного повітря u = 0,06, що сприяє надійності роботи випускних клапанів. Максимальний тиск згоряння зростає до 13 МПа, що за даними КБСД ДП “Завод ім. Малишева” не повинно привести до порушення газового стику.
4) Для універсалізації дизеля 10Д80, як для номінальної потужності 588 кВт, так й для потужності 883 кВт треба використати турбокомпресор ТК18 з площею прохідного перерізу соплового апарата турбіни Fca = 42 см2 (2Ч21 см2).
5) Викиди оксидів азоту дизелем 10Д80 у складі тепловоза ТЕМ103 на 4 г/(кВт.год) менші встановленої норми по ГСТУ 32001-94.
4. СИСТЕМА ЗМАЩУВАННЯ
4.1 Вихідні дані
- Тип маневрового тепловозу ТЕМ 103;
- номінальна ефективна потужність двигуна Ne =883 кВт;
- температура масла на виході з дизеля t' м =86 С0;
- температура води на вході в систему охолодження масла t' В=66,7 С0;
- густина масла 852 кг/м3;
- діаметр росточки корпуса =0,32 м;
- відстань між перегородками =0.1 м;
- довжина трубок L=0.8 м;
- кількість охолоджуючих трубок n=494 шт;
- витрата охолоджуючої води GВ=54 м3/ч;
- кількість ходів охолоджуючої води ZВ=2;
- внутрішній діаметр трубок dВН=0,008 м;
- відстань між зовнішніми твірними по трикутнику =0,003 м;
- середньо експлуатаційна витрата палива gе =0,2131 кг/(кВт ч);
- частка теплоти, яка введена в циліндри двигуна з паливом,
втрачена в масло %;
4.2 Розрахунок масло охолоджувача
Розрахунок маслоохолоджувача виконаний для параметрів двигуна при температурі навколишнього середовища і номінальною потужністю .Маслоохолоджувач виконаний жорсткими трубними дошками.
4.2.1 Тепловий розрахунок
Годинна витрата палива, кг/год:
(4.1)
де gе - з вихідних даних;
Ne - з вихідних даних;
Теплота, яка відведена у масло, кВт:
(4.2)
де qм- з вихідних даних;
ВГ - з формули (4.1);
Qрн - нижня теплота згоряння робочої маси палива (для
дизельного палива = 42500 кДж/кг);
Температура масла на виході з теплообмінника °С:
(4.3)
де Qм- з формули (4.2);
t' м- з вихідних даних;
Срm- з вихідних даних;
з вихідних даних;
Температура води на виході °С:
(4.4)
t' В- з вихідних даних;
СрВ- з вихідних даних;
Середня температура масла, °С:
(4.5)
де t'' м - з формули (4.3);
Середня температура води, °С:
(4.6)
де t'' В- з формули (4.4);
Швидкість охолодження води в трубах, м/с:
(4.7)
де GВ- з вихідних даних;
ZВ- з вихідних даних;
n- з вихідних даних;
dВН- з вихідних даних;
Коефіцієнт тепловіддачі від стінок трубок до охолоджуючої води кВт/м2 К:
(4.8)
=7177,49 =8,345 кВт/м2 К
де - з формули (4.1.6);
- з формули (4.1.7);
Хорда сегментної перегородки при центральному куту сегмента , м:
(4.9)
де - з вихідних даних;
Площа перегородки сегмента, м2:
(4.10)
Переріз по ширині для проходу масла, м2 :
(4.11)
де - з формули (4.10);
- з вихідних даних;
S- з формули (4.9);
Переріз для проходу масла, м2:
(4.12)
b- з вихідних даних;
При t мсер визначаємо теплоємність масла, кДж/(кг·К):
(4.13)
де t мсер - з формули (4.6);
Циркуляційна витрата масла через двигун, кг/с:
(4.14)
де Срm - з формули (4.13);
Qм- з формули (4.2);
дtм - перепад температур масла на масляному холодильнику (10...12°С).
У зв'язку з тим, що шестерінчастий масляний насос має погану герметичність між ємностями нагнітання та всмоктування, приймаємо розрахункову витрату масла в 2...З рази вищою, ніж теоретичну за формулою:
(4.15)
де Gмр - з формули (4.14);
Об'ємна циркуляційна витрата масла через двигун, м3/с:
(4.16)
Швидкість руху масла, м/с:
(4.17)
де -витрата масла через теплообмінник .
- з формули (4.12);
Число Рейнольдса для масла :
(4.18)
де - з формули (4.17);
Число Прандля для масла :
(4.19)
Срm - з формули (4.13);
Число Прандля при середній температурі стінки tср=70 0С:
(4.20)
Коефіцієнт тепловіддачі від масла до стінок трубок теплообмінника:
(4.21)
де - з формули (4.18);
- з формули (4.19);
- з формули (4.20);
Коефіцієнт тепловіддачі теплообмінника кВт:
(4.22)
де - з формули (4.8);
- з формули (4.21);
Середня температура стінки визначена розрахунком :
(4.23)
де - з формули (4.6);
- з формули (4.5);
- з формули (4.8);
Середньологорифмічна різниця температур :
(4.24)
де - з формули (4.4);
- з формули (4.6);
- з формули (4.3);
Поверхня охолоджувача теплообмінника,м2:
(4.25)
L- з вихідних даних;
Поверхня охолоджувача теплообмінника з урахуванням забруднення, м2:
(4.26)
Кількість теплоти відведене теплообмінником,кВт:
(4.27)
де К- з формули (4.22);
F3- з формули (4.26);
- з формули (4.24);
4.3 Розрахунок масляного насоса
Масляні системи всіх тепловозних двигунів виконані циркуляційними проточними. Змащування підшипників в них виконується під тиском, а деталей ЦПГ - розпилюванням масла, що забезпечує високу надійність змащування і інтенсивний теплопідвід від деталей.
Необхідна кількість масла, яка витрачається через двигун в одиницю часу, залежить від циклу та розміру пар, які труться між собою, величини поверхні вузлів, омитих маслом, та інтенсивності теплопідвода від охолоджування поршнів.
Запас масла у дизелі, кг:
(4.28)
де = 0,7...0,8 кг/кВт
Потужність витрачена на привід насоса, кВт:
(4.29)
де - з формули (4.16);
- механічний к.к.д. насоса, який дорівнює 0,85...0,9 та
враховує втрати потужності на тертя та гідравлічний опір;
- об'ємний коефіцієнт подачі від 0,7...0,8.
Розміри шестірні насоса визначаються враховуючи те, що об'єм впадин дорівнює об'єму зуба шестерні, висота зуба дорівнює h=2,25m, та кожна шестірня подає масло кожними впадинами.
Діаметр початкової окружності, мм:
(4.30)
де т - прийнятий модуль зуба (для середньообертових дизелів 8...12 мм);
z - число зубців (9...12 шт.);
Частота обертання зубчатого колеса, хв-1:
(4.31)
де U-обводова швидкість колеса (приймається 8ч10 м/с);
- з формули, (4.30) ;
Довжина зуба, мм:
(4.32)
де - з формули (4.16)
- з формули (4.30)
h - висота зуба, знаходиться як 2,25m, мм;
n - з формули (4.31);
5. СИСТЕМА АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ
До системи автоматичного регулювання входить всережимний регулятор частоти обертання та потужності та система автоматичного захисту.
5.1 Регулятор частоти обертання
Дизель 10Д80 має всережимний ізодромний регулятор частоти обертання і навантаження (потужність) відцентрового типу з автоматичною масляною системою, а також з додатковими пристроями, які забезпечують дистанційне управління зміни управління навантаження генератора. Призначення генератора – регулювати кількість палива, яке потрапляє до циліндрів дизеля, і збудження генератора таким чином, щоб підтримувати задану частоту обертання колінчатого вала і дану потужність дизеля на кожному заданому режимі навантаження.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
