Введение к работе
Актуальность проблемы. Необходимость повышения эффективности перевозочного процесса в современных условиях требует совершенствования организации эксплуатационной работы железных дорог, в том числе улучшения использования и ремонта локомотивов. Одним из путей решения задачи совершенствования эксплуатационно-ремонтного обслуживания тепловозов является повышение надёжности их основных сборочных единиц и систем.
Надёжная система охлаждения в значительной степени определяет эффективность эксплуатации и ремонтного обслуживания тепловозов. По данным ежегодных анализов технического состояния тепловозного парка на систему охлаждения приходится до 30% всех неисправностей по дизелю, причём 50% из них связаны с неконструктивными элементами.
Экспериментальные и теоретические исследования по
совершенствованию систем охлаждения выполняются как у нас в стране, так и за рубежом. Однако, несмотря на значительное количество работ, посвященных іепловозной тяге, конструкции тепловозов, их эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и т.д. в условиях большого износа и проведения капитальных ремонтов с продлением срока эксплуатации, вопросы надёжной рабош систем охлаждения тепловозных дизелей не получили должного развития как с теоретической, так и с практической стороны. Учитывая значительный полигон тепловозной тяги на железных дорогах России, работы по совершенствованию систем охлаждения дизелей тепловозов сохраняют свою актуальность.
Работа выполнена в соответствии с основными направлениями развития и социально-экономической политики железнодорожного транспорта на период до 2010 года и отраслевой научно-технической Программой «Создание перспективных технических средств и технологий».
Цель и задачи исследования. Целью исследований является разработка и усовершенствование методов и средств, повышающих эксплуатационную надёжность водяной системы охлаждения дизелей тепловозов.
Для достижения поставленной цели в работе сформулированы следующие задачи:
-
Проанализировать преимущества и недостатки существующих систем охлаждения тепловозных дизелей в условиях повышенного износа.
-
Усовершенствовать физические и математические модели теплотехнического баланса и теплового состояния элементов систем охлаждения тепловозных дизелей и их элементов и получить решения в виде зависимостей от температуры при ламинарном и турбулентном режимах течения жидкости в каналах охлаждения.
-
Провести исследование статических и динамических характеристик схем систем охлаждения с автономным приводом водяного насоса.
-
Усовершенствовать методы и средства контроля качества охлаждающей жидкости и исследование поля температуры на нестационарных режимах в стенке цилиндра дизеля 10ДН20,7/2*25,4.
-
Усовершенствовать методы и средства контроля, а также разработать систему мониторинга, качества охлаждающей жидкости и выбрать типы и методы нанесения защитных покрытий омываемых поверхностей от отложений накипи и коррозии.
Научная новизна.
-
Усовершенствованы физические и математические модели теплотехнического баланса и теплового состояния систем охлаждения тепловозных дизелей и их элементов.
-
Разработаны принципы и методы создания систем регулирования температуры стенки цилиндра с автономным приводом водяного насоса.
-
Предложены методы и средства контроля качества охлаждающей жидкости, в том числе автоматизированная система мониторинга.
5 Практическая ценность.
-
Разработаны и усовершенствованы физические и математические модели теплотехнического баланса и теплового состояния систем охлаждения тепловозных дизелей и их элементов.
-
На основании проведенных расчётов и экспериментальных исследований по разработанным моделям установлены основные причины образования отложений накипи в каналах охлаждения цилиндров дизелей и разработана система мониторинга и мероприятия по их снижению.
-
Разработаны схемы и технические решения по создания систем регулирования температуры стенки цилиндра с автономным приводом водяного насоса.
Методы исследования. При выполнении работы применялись экспериментальные методы, методы математического моделирования, методы математической статистики, методы планирования и обработки результатов натурного эксперимента. Математические модели уточнялись и корректировались по результатам экспериментальных исследований.
Реализация результатов работы. Разработанные математические модели теплотехнического баланса и теплового состояния систем охлаждения тепловозных дизелей реализованы в методах, алгоритмах, программах расчёта и" технических решениях. Материалы диссертации используются в учебном процессе. Разработанные и усовершенствованные методы и средства контроля качества охлаждающей жидкости используются в локомотивном депо Самара.
Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались, обсуждались и нашли одобрение в решениях и материалах научно-практических конференций: «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте» (г. Москва, МИИТ, 1998); «Актуальные проблемы развития транспортных систем» (г. Гомель, БелГУТ, 1998); «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта» (г. Москва, РГОТУПС, 1999); «Исследования и разработки ресурсосберегающих
б технологий на железнодорожном транспорте» (г. Самара, СамИИТ, 1999, 2001, 2002 гг.); «Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта» (г. Ростов-на-Дону, РГУПС, 1999); «Вклад учёных вузов в научно-технический прогресс на железнодорожном транспорте» (г. Самара, СамГАПС, 2003); «Новейшие достижения науки и техники на железнодорожном транспорте» (г. Челябинск, 2004); «Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта» (г. Самара, 2004); на заседаниях научно-технического семинара электромеханического факультета СамИИТа (1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003 гг.); на научно-техническом совете локомотивной службы Куйбышевской железной дороги (1999, 2003, 2004 гг.); на расширенном заседании научного семинара кафедры «Локомотивы» СамГАПС (2004 г.).
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 47 печатных работах, включающих 23 статьи и тезисы 18 докладов, 4 авторских свидетельства на изобретения и 2 свидетельства о регистрации интеллектуального продукта.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, списка использованных источников и приложений. Материалы диссертации содержат 150 страниц основного текста, 54 рисунка, 8 таблиц и 3 приложения на 30 страницах. Список использованных источников содержит 150 наименований. Общий объём работы 180 страниц.
