Диплом (1230913), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

- высота освобожденного места, м

м³

В освобожденное место будет установлена потоковая батарея с двумя баками электролита. Для того чтобы определить сколько литров жидкости поместится в данный объем, переведем объем освобожденного места из кубических метров в литры. Получаем объем 50900 литров. Установка с мембраной будет занимать примерно 2 м³, учитывая место необходимое для перемещения по секции, принято установить 2 бака по 24000 литров.

Для внедрения баков для электролита следует воспользоваться баками из углеродистой стали для длительного хранения электролита, так как перезаряжать электролит возможно до 10000 раз.

Схема установки потоковых батарей на локомотив изображена на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 – Схема работы гибридной установки на локомотиве (Г - генератор, ДВС – двигатель внутреннего сгорания)

Исходя из данных автомобиля на потоковых батареях выполним примерочный расчет. Исходя из данных, представленных компанией nanoFlow cell, электромобиль работающий на потоковых батареях имея запас жидкости 500 литров, мощность 1000 лошадиных сил может проехать 800 километров. Исходя из данных, проведем аналогичный расчет для локомотива.

При замене дизель-генераторной установки 1А-9ДГ на 7-6Д49 вычислим массу тепловоза 2ТЭ10 по формуле:

(4.2)

где - масса тепловоза без потоковой батареи, т;

- вес тепловоза 2ТЭ10М с ДГУ 1А-9ДГ, т;

- масса 1А9ДГ, т;

- масса 7-6Д49, т.

т

Переведем 48000 литров жидкости в килограммы и получим 61,44 кг электролита, затем посчитаем массу тепловоза 2ТЭ10 с учетом веса электролита по формуле:

(4.3)

где m_i-масса тепловоза без потоковой батареи

m_э- масса электролита

л

Учитывая известные параметры, посчитаем расстояние, которое пройдет тепловоз используя потоковые батареи. Для этого приведем исходные данные в таблице 4.2:

Таблица 4.2. Параметры электромобиля и тепловоза

Параметры	Поезд	Электромобиль
Вес(т)	4800	1
Объем потоковой батареи(л)	48000	500
Пройденное расстояние(км)	?	800

Электромобиль на 1 тонну массы потребляет 500 л/т на 800 километров, учитывая массу состава, локомотив потребляет 10л/т. Составим пропорцию для вычисления расстояния, пройденного локомотивом на потоковой батарее:

км

В результате подсчета получаем, что тепловоз на ровном участке пути без подъемов и спуском способен проехать на потоковой батарее 16 км. Данную технологию считаю актуальной для использования на тепловозах, так как потоковые батареи способны выдать необходимую мощность для движения составов массой 4800 т.

4.2 Расчет и построение тяговой характеристики локомотива

Посчитаем мощность потоковой батареи, установленной на тепловоз суммарным объемом 48000 литров. Для этого воспользуемся исходными данными электромобиля. Известно, что аккумуляторная установка с потоковой батареей объемом 500 литров, выдает мощность 30 кВт. Составим пропорцию для вычисления мощности гибридной установки с батареей объемом 48000 литров:

кВт

Зная мощность гибридной установки, определим касательную мощность тепловоза, учитывая, что за полную мощность берется мощность гибридной установки и дизельного двигателя. Мощность дизель генераторной установки 7-6Д49 составляет 800 кВт. Зная необходимые параметры определим касательную мощность по формуле:

(4.4)

где - мощность гибридной установки и дизель-генераторной установки, кВт;

- КПД тяговой передачи;

- коэффициент учитывающий затраты мощности на вспомогательные нужды.

кВт

КПД тяговой передачи рассчитывается по формуле:

(4.5)

где - КПД тягового генератора;

- КПД гибридной установки;

- КПД зубчатой передачи.

Далее следует определить число сцепных осей по формуле:

(4.6)

где - касательная мощность;

- мощность тягового электродвигателя

Сцепная масса тепловоза характеризует его способность развивать необходимую силу тяги без проскальзывания колес по рельсам и определяется по формуле:

(4.7)

где - нагрузка от оси на рельсы, кН;

- число сцепных осей;

- ускорение свободного падения м/с².

т

Коэффициент сцепления колес с рельсами определяется по формуле:

(4.8)

где - скорость тепловоза.

Сила тяги тепловоза при трогании с места и до пороговой скорости определяется по формуле:

(4.9)

где - коэффициент сцепления колес с рельсами;

- сцепная масса тепловоза, т.

кН

Аналогичный расчет по формулам (4.8) и (4.2.6) проведем для скорости 5, 10, 15, 20, 25, 30 км/ч и сведем в таблицу 4.4.

Таблица 4.3. Расчет коэффициента сцепления и силы тяги при трогании с места

V	0	5	10	15	20	25	30
	0,33	0,29	0,277	0,27	0,266	0,263	0,261
	590	519	495	483	476	470	467

Сила тяги при использовании полной мощности определяется по формуле:

(4.10)

где - касательная мощность, кВт;

- скорость локомотива, км/ч.

кН

Аналогичный расчет по формуле (4.10) следует провести для скоростей 20, 30,40, 50,60,70, 80, 90, 100, 110, 120 км/ч и свести в таблицу 4.5.

Таблица 4.4 Расчет силы тяги

Окончание таблицы 4.4

Используя таблицу 4.4, следует построить тяговую характеристику. Тяговая характеристика для гибридной установки представлена на рисунке 4.4.

Рисунок 4.3 – Тяговая характеристика одной секции локомотива с установкой Nano Flowcell

Получив тяговую характеристику для локомотива с установкой Nano Flowcell, следует произвести тяговый расчет [11].

4.3 Тяговый расчет

Для того чтобы убедиться в эффективности использования потоковых батарей в качестве источника энергии для движения тепловоза, произведем тяговый расчет. Расчет будет проведен для подъема 10‰.

Для начала следует определить, может ли тепловоз взять с места состав массой 4800 тонн на подъеме 10‰. Сила тяги при трогании с места для тепловоза с установкой Nano Flowcell составляет 590000 Н. Определим удельное сопротивление при трогании с места по формуле

(4.11)

где - основное удельное сопротивление движению груженых вагонов

Для четырехосных вагонов:

кгс/т

Для восьмиосных вагонов:

кгс/т

Определяем средневзвешенное сопротивление при трогании с места по формуле

(4.12)

где , , – доли в составе по массе четырех-, шести- и восьмиосных вагонов;

, , - основное удельное сопротивление четырех-, шести- и восьмиосных вагонов.

кгс/т

Определяем массу состава при трогании с места по формуле

(4.13)

где - сила тяги локомотива при трогании с места, Н;

- удельное сопротивление состава при трогании с места кгс/т;

- подъем, ‰;

- масса локомотива, т.

т

Полученная масса превышает массу состава, следовательно, тепловоз с установкой Nano Flowcell сможет взять с места состав массой 4800 тонн на подъеме 10‰.

Следует определить, сможет ли состав преодолеть затяжной подъем 9 ‰ длинной 3500 метров. Принимаем начальную скорость подхода к проверяемому подъему 80 км/ч, а конечную – равную расчетной: v_к = v_p = 23,4 км/ч.

Определяем среднюю скорость по формуле

(4.14)

где v_н – начальная скорость, км/ч;

v_к – конечная скорость, км/ч.

км/ч

Для определения силы тяги F_кср следует воспользоваться тяговой характеристикой гибридной установки.

Из характеристики по скорости 51,7 км/ч определяем F_кср = 200000 Н.

Определяем удельную силу тяги по формуле

(4.15)

где - сила тяги, Н;

- масса локомотива, т;

Характеристики

Список файлов ВКР