Приведены результаты исследований показателей топливной экономичности и токсичности отработавших газов дизеля в процессе работы на водотопливной эмульсии. Рассмотрены вопросы моделирования процесса образования NO в дизеле, работающем на биотопливе. Изучено влияние уровня форсирования рабочего процесса и материала направляющей втулки на изменение зазора в паре "клапан - направляющая втулка тепловозного дизеля Д80". Представлена экспериментальная оценка эффективности локального воздушного охлаждения головки цилиндров быстроходного дизеля с учётом энергетических затрат.

Рассмотрена проблема преобразования энергии дизеля в механическую энергию тяги с помощью электрической передачи. Исследованы статические и переходные характеристики тепловозных дизелей, а также их приспособляемость к эксплуатационным режимам работы на рельсовом транспорте. Освещены вопросы, касающиеся выбора критериев оптимизации характеристик высокофорсированных дизелей, законов управления частотой вращения коленчатого вала и нагрузкой дизель-генератора. Представлены методики расчета показателей работы энергетической системы тепловозов в нестационарных режимах работы. Приведены образцы численного моделирования процессов в дизель-генераторе и электропередаче, выбора конструкции и настройки агрегатов, а также примеры микропроцессорных систем автоматического регулирования энергетических систем тепловозов.

Описано и исследовано редкое явление для генераторов постоянного тока - появление подшипниковых токов в валопроводе тепловозного дизельгенератора. Определены причины возникновения подшипниковых токов, их величина и критерии допустимой величины электродвижущей силы, не приводящей к эрозионному разрушению подшипников.

Ключ. слова: тепловозные дизели, обкаточные испытания, втулки цилиндров, износ, случайные величины, закон распределения, асимметрия, экцесс, коэффициент корреляции, расчеты, Украина
Індекс рубрикатора НБУВ: О235.2-041.4

Рубрики:

Тепловози. Тепловозобудування

Шифр НБУВ: Ж15098 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Описан динамический вихретоковый дефектоскоп для контроля тонкостенных латунных трубок с вращением вихретокового преобразователя вокруг них. Показано, что вихретоковый метод выявляет наибольшее число дефектных трубок по сравнении с визуальным и методом гидравлических испытаний. Его производительность в 8 - 10 раз больше, нежели других методов. Он позволяет оценивать глубины дефектов и, соответственно, степень их опасности по амплитуде сигнала вихретокового дефектоскопа. Показана возможность установления оптимального браковочного критерия и соответствующего уровня срабатывания порогового устройства дефектоскопа. Отбраковка трубок с дефектами больше заданой глубины позволяет уменьшить количество перебракованных трубок. Вихретоковый динамический дефектоскоп типа ЛЕОТЕСТ ВД-5Д внедрен в технологический процесс серийного производства тепловозов.

Приведены результаты 14-летних исследований ресурса серийного дизеля тепловоза ЧМЭ-3 и, в частности, ресурса деталей, лимитирующих срок службы дизеля - гильз цилиндров, верхних канавок поршневых колец и цилиндрической части поршней. За время эксплуатации с ноября 1989 г. по 13.10.2008 г. дизель наработал 137 718 моточасов и три раза производилась замена цилиндро-поршневых групп. Первая замена произошла после наработки 36 232, вторая - после 54 974, третья - после 46 512 моточасов. Установлено, что ресурс цилиндро-поршневой группы серийного дизеля тепловоза ЧМЭ-3 находится в пределах 36 - 55 тыс моточасов. Оценен ресурс маневровых тепловозов, эксплуатирующихся в Украине в настоящее время.

Створено асинхронний регульований мотор-вентилятор із широким діапазоном робочого ковзання для охолоджуючого пристрою дизеля тепловозу для зниження витрат енергії на привід вентиляторів охолоджуючого пристрою та підвищення надійності дизеля тепловоза. Існуючі системи плавного регулювання повітря: з поворотними лопатями, частотне регулювання мотор-вентиляторів, а також двошвидкісний електропривід вентиляторів не відповідають вимогам надійності, технологічності, вартісним показникам. Запропоновано плавний фазовий спосіб регулювання, який у 3,7 рази економічніший, ніж серійний релейний спосіб. Частота обертання мотор-вентилятора регулюється зміною напруги на обмотці статора фазовим способом за допомогою тиристорного перетворювача напруги. Встановлено, що обмотка ротора складається з мідних стрижнів і феромагнітних короткозамкнених кілець.

Досліджено питання вдосконалення систем регулювання температури холодоагенту силової установки тепловозу з використанням елементів нечіткої логіки, призначених для підтримки оптимальної температури холодагенту за змінних режимів роботи енергетичної установки локомотива. На основі запропонованих математичних моделей, одержаних з використанням розробленого методу декомпозиції, і результатів експериментальних досліджень установлено перспективність використання регуляторів температури на базі елементів нечіткої логіки. Розроблено конструкції пневматичних елементів середнього тиску нечіткої логіки та регуляторів на їх основі, застосування яких у системах охолоджування тепловозів та інших промислових установок дозволяє полішити якість регулювання, підвищити ефективність системи охолоджування в цілому.

Висвітлено теорію математичного моделювання характеристик теплових чотиритактних двигунів типу Д80 з оптимізацією їх конструктивних і регулювальних параметрів. Розроблено методику розрахунку та оцінено економічний ефект від модернізації тепловозного парку Укрзалізниці одним типорядом дизелів Д80. Наведено результати стендових та експлуатаційних випробувань дизелів 1Д80Б і 4Д80Б. Запропоновано усереднену гістограму режимів завантаження дизеля маневрового тепловоза, одногодинний експлуатаційний цикл з метою проведення реостатних випробувань. Вперше експериментальним методом визначено значення коефіцієнта, який враховує вплив перехідних процесів на середньоексплуатаційні витрати палива дизеля маневрового тепловоза.

Наведено основні результати робіт, пов'язаних з підвищенням економічності перспективних локомотивів і таких, що модернізуються, за рахунок застосування енергоощадних електромеханічних систем повітропостачання для охолоджувальних пристроїв. Доведено, що застосування неперервно регульованих напругою електромеханічних систем повітропостачання з асинхронними мотор-вентиляторами з феромагнітними елементами у струмовому ланцюгу ротора розширює діапазон інтегративних властивостей систем повітропостачання. Проведено теоретичний аналіз робочих процесів в основних вузлах і в перспективних електромеханічних системах повітропостачання. Висвітлено результати експериментальних досліджень на натурних стендах і локомотивах. Вперше вирішено проблему поліпшення енергетичних властивостей локомотивів створенням об'єднаної системи керування повітропостачанням охолоджуючих пристроїв теплосилового та тягового обладнання локомотива. Обгрунтовано наукові принципи вдосконалення систем повітропостачання з метою підвищення економічності локомотива з залученням технічних рішень, спрямованих на створення неперервно регульованих напругою електромеханічних систем з асинхронними мотор-вентиляторами з феромагнітними елементами у струмовому роторному ланцюгу. Вдосконалено теоретичний апарат дослідження та розрахунку регульованих напругою асинхронних мотор-вентиляторів з феромагнітними елементами у струмовому роторному ланцюгу. Розроблено математичні моделі електромеханічних перетворювачів енергії для систем повітропостачання охолоджувальних пристроїв. Теоретично визначено їх статичні та експериментально динамічні характеристики регулювальних органів

Вперше визначено коефіцієнт тертя об стінку циліндра повітряного заряду, що обертається у циліндрі дизеля під час стискання. Одержано залежності, які пов'язують показники газообміну дизеля 6ДН12/2х12 з параметрами газу у впускному та випускному колекторах, геометричними характеристиками вікон та частотою обертання колінчастого вала. Запропоновано безрозмірний критерій форми прямокутного впускного вікна. З'ясовано, що найкраща якість процесів газообміну у двигуна з прямоточно-щілинним продуванням забезпечується за однакових значень критерію форми, встановлено діапазон цих значень. Визначено кількісний вплив на показники паливної економічності та токсичності відпрацьованих газів та теплової напруженості основних деталей дизеля 6ДН роздільного та спільного впровадження розробленого високоефективного компактного охолоджувача наддувного повітря, циліндра з удосконаленою конфігурацією впускних вікон та соплового апарату турбіни з оптимальним мінімальним прохідним перерізом.

Теоретично обгрунтовано двоконтурну систему охолодження силової установки тепловоза, температура теплоносіїв якої регулюється груповим релейно-безперервним приводом вентиляторів. Проаналізовано енерговитрати на охолодження силової установки тепловоза з урахуванням релейно-безперервного характеру роботи привода вентиляторів. Визначено оптимальні конструктивні параметри релейно-безперервного привода вентиляторів за мінімумом середньоексплуатаційних енерговитрат на охолодження силової установки тепловоза, який за витратами потужності на 40 % більш економічний, ніж серійний релейний.

Обгрунтовано технічні рішення підвищення економічності, надійності та довговічності енергетичних установок під час експлуатації. Розкрито причини низької експлуатаційної надійності тепловозів типу М62 на Львівській та Південно-Західній залізницях. Розроблено методику та проведено розрахунково-теоретичні дослідження робочого процесу дизелів за умов експлуатаційних режимів. Розглянуто відомі технічні рішення підвищення техніко-економічних показників дизелів. Проаналізовано існуючі охолоджувачі наддувного повітря та методи їх розрахункового дослідження. Розроблено конструкцію охолоджувача для дизелів типу 14Д40 і розраховано його основні параметри. Виготовлено охолоджувач наддувного повітря й проведено стендові та експлуатаційні дослідження тепловоза, який ним обладнаний. Наведено рекомендації щодо переобладнання тепловозів типу М62.

Уперше для систем охолодження тепловозів обгрунтовано використання об'ємного способу регулювання з електрогідравлічним підсилювачем для гідроприводу вентилятора та розроблено математичний апарат для комплексного дослідження функціональних характеристик приводу за умов змінного навантаження та значної інерційності вихідної ланки, який дає змогу на стадії проектування визначати втрати енергії у процесі регулювання. Адаптовано математичну модель гідравлічних ліній до умов роботи в системах охолодження тепловозів, що враховує нестаціонарну дотичну напругу під час формування керівного сигналу, для дослідження впливу динамічних характеристик приводу на якість регулювання системи охолодження. Уперше досліджено коливання тиску, що виникають у гідроприводі вентилятора системи охолодження, а також визначено їх амплітудно-частотну характеристику, що дає змогу визначати умови виникнення цього коливання та вплив нестаціонарного тиску на коефіцієнт корисної дії приводу. Розвинуто теорію проектування систем охолодження теплоносіїв тепловозів, зокрема, встановлено області стійкості, які дають змогу визначати параметри настроювання регулятора приводу вентилятора, що забезпечують задану якість регулювання системи.

Розглянуто проблему підвищення сепара- та експлуатаційних показників систем охолодження тягового електроустаткування локомотивів. Зазначено, що її вирішення здійснене з метою зменшення матеріалоємності фільтрів контактної дії у разі одночасного підвищення їх технічних характеристик, а також створення патентоспроможного інерційного повітроочищувача балістичного типу, що поєднує високі сепараційні та аеродинамічні якості зі здатністю до самоочищення від забруднень в експлуатації. Проведено теоретично-розрахункові дослідження, а також великий обсяг емпіричних досліджень елементів, моделей та натурних відсіків повітроочищувачів локомотивів, що дозволило довести їх оцінні показники до необхідного рівня. На підставі зіставлення техніко-економічних характеристик фільтрів контактної дії та балістичних повітроочищувачів доведено перевагу інерційного очищення повітря у разі довільного реального пилового забруднення атмосферного повітря.

Запропоновано застосування у тепловозах нової конструкції водомасляного теплообмінника, що дозволяє замінити коштовні теплообмінні поверхні з мідних трубок малого діаметра на більш дешеві сталеві листи з гофрами спеціального профілю та корисним застосуванням змушеної вібрації для інтенсифікації теплообміну, внаслідок чого досягається економічний ефект.

Міститься теоретичне обгрунтування і експериментальне підтвердження ефективності розроблених засобів оптимізації температурних режимів теплоносіїв тепловозу за рахунок зменшення термодинамічної похибки пневматичних регуляторів. На базі запропонованих математичних моделей та експериментальних досліджень розроблений ряд патентоспроможних конструкцій, застосування яких в регуляторах температури теплоносіїв тепловозу та інших промислових установках, дозволили зменшити термодинамічну похибку цих приладів. Основні результати роботи знайшли застосування при проектуванні систем автоматичного регулювання температури теплоносіїв перспективного тепловозу.

Дисертацію присвячено питанням зниження витрат потужності на допоміжні потреби тепловозів і покращанню їх експлуатаційних якостей. Встановлено, що покращання статичних і динамічних характеристик систем керування охолодженням теплоенергетичної установки тепловозу дозволяє використовувати дворядні охолоджувальні пристрої теплоносіїв теплоенергетичної установки, підвищити економічність та експлуатаційні якості тепловозу. Запропоновано методику визначення параметрів об'єкта регулювання та програму розрахунку перехідних процесів у системі автоматичного охолодження теплоносіїв дизеля, що дозволяє у короткий термін та за умов значного скорочення матеріальних витрат на експериментальні дослідження визначати наближені до оптимальних налагоджувані параметри системи керування. Основні результати праці знайшли впровадження в системі автоматичного керування охолодженням дизеля тепловозу ТЕ127 із дворядним охолоджувальним пристроєм.

Вирішуються завдання підвищення ефективності тепловозів шляхом використання в системі охолодження водоповітряних секцій радіатора з сітчастим оребренням, які дозволяють звести до мінімуму використання гостродефіцитних кольорових металів і сплавів. Повідомляється про аналітичну залежність, що характеризує зв'язок інтенсивності тепловіддачі сітчастої поверхні до питомого теплоутримання потоку, тобто число Стантона для сітчастого оребрення водоповітряних секцій радіатора.

Дисертацію присвячено вирішенню науково-технічної задачі інтенсифікації впорскування малих (8-13% від номінальної) циклових порцій палива в циліндр тепловозного дизеля на режимі холостого ходу, що дозволяє значно підвищити експлуатаційну економічність тепловозів. Запропоновано ввести в серійну паливну систему (ПС) новий конструктивний елемент - модулятор імпульсів тиску впорскування палива (МІТ). Показано високу ефективність використання МІТ для ПС тепловозних дизелів різних типів. Приведено результати експлуатаційних випробувань маневрових тепловозів ЧМЭ-3 в ході яких встановлено, що установка МІТ і зниження частоти обертів колінчастого валу на холостому ході дозволяє понизити середьо-експлуатаційну витрату палива на 7-10%.