Оценка общего часового расхода воздуха

Общий часовой расход воздуха, м³/ч:

Q_общ = Q_тор + Q_ут + Q^г_ут + Q_др, (6.1)

где Q_тор – расход воздуха на торможение м³/ч;

Q_ут – расход воздуха на утечки в тормозной сети м³/ч;

Q^г_ут – расход воздуха на утечки в главных резервуарах м³/ч;

Q_др – расход воздуха на собственные нужды локомотива м³/ч.

Вес состава определяем по формуле (4.3):

Два последних расхода для локомотивов, обеспечивающих движение составов весом 60000…65000 кН соответственно равны 5, 4 и 9, 0 м³/ч.

Расход воздуха на торможение, м³/ч:

Q_тор=10Δ p_мV_тсn,, (6.2)

где p_м – снижение давления в ТМ при регулировочных торможениях (p_м=0, 02МПа);

n – число торможений в один час (n=10);

V_тс – объем тормозной сети поезда, м³.

V_тс=V_м+V_зр+V_рк+V_зк, (6.3)

где V_м – объем магистрального воздухопровода м³;

V_зр – объем запасных резервуаров м³;

V_рк, V_зк – объемы рабочих и золотниковых камер ВР (V_зк=V_рк=0, 006м³).

V_м = 0, 0194·2+0, 0128·59+0, 0137·1+0, 02·12= 1, 066 м³,

V_зр = 0, 135·2+0, 078·(59+12)+0, 055 = 5, 863 м³,

V_тс = 1, 066+5, 863+2·0, 006 = 6, 941 м³,

Q_тор= 10·0, 08·6, 941·10 = 55, 53 м³/ч.

Расход воздуха на утечки из тормозной системы поезда Q_ут, м³/ч:

Q_ут=10Δ p_утV_тс60, (6.4)

где Δ p_ут – допустимое снижение давление в ТМ за одну минуту (Δ p_ут=0, 02МПа/мин).

Q_ут= 10·0, 02·6, 941 ·60 = 83, 29 м³/ч,

Q_общ = 55, 53+83, 29+5, 4+9 = 153, 21 м³/ч.

6.2. Расчёт требуемой производительности компрессорной установки и объёма главного резервуара

Требуемая производительность компрессорных установок:

, (6.5)

где μ – коэффициент, учитывающий остановки компрессора для охлаждения. μ = 1, 5.

Выбираем по такой производительности 2 компрессора типа К-1, у которых объём цилиндра высокого сжатия V_цвс = 0, 0012 м³ и число этих цилиндров m_ц = 2.

Условие подачи воздуха без заметной пульсации, которая может вызвать отпуск тормозов в поезде:

V_гр ≥ 120·m_ц·V_цвс., (6.6)

V_гр≥ 120·2·0, 0012,

V_гр≥ 0, 288 м³.

Ориентировочно объем ГР, м³:

, (6.7)

где Δ Ρ _м – глубина разрядки ТМ при ПСТ (Δ Ρ _м = 0, 17 МПа);

Δ Ρ _гр = 0, 15 МПа – допустимый перепад давления воздуха в ГР электровозов.

С учетом (6.7) и (6.6) выбираем объём и количество ГР из стандартных значений:

V_гр = 4·0, 36 = 1, 44 м³.

6.3. Проверка производительности компрессорной установки Q_ком и объема главных резервуаров

1) с учетом подзарядки ЗР за время t_от = 4 мин после ПСТ; глубина разрядки ТМ Δ Ρ _м = 0, 17 МПа:

, (6.8)

где Δ Ρ _рк – снижение давления в рабочих камерах ВР (Δ Ρ _рк = 0, 06 МПа);

Δ Ρ _зк = 0, 17 МПа – снижение давления в золотниковых камерах ВР;

Ρ _зр = 0, 55 МПа – давление в ЗР;

Ρ ’_зр = 0, 4 МПа – минимальное давление в ЗР при торможении;

Δ Ρ _гр = 0, 2 МПа – допустимый перепад давления воздуха в ГР.

2) с учетом подзарядки ЗР за время t_от = 5 мин после ЭТ; глубина разрядки ТМ Δ Ρ _м = 0, 55 МПа, Δ Ρ _зк = 0, 55 МПа, Δ Ρ _гр = 0, 35 МПа:

Т.к. ни один их полученных результатов не дал значение, большее полученного в п.6.2, значит, производительность компрессорной установки рассчитана правильно.

6.4. Расчёт процессов изменения давления сжатого воздуха в тормозной магистрали

Для установившегося процесса абсолютное давление Р_х в магистральном воздухопроводе на расстоянии Х от крана машиниста при равномерно распределенной плотности Р_х, Па:

, (6.9)

где Р_н=0, 65МПа – абсолютное давление, поддерживаемое краном машиниста;

l – длина тормозной магистрали, м (l=1230 м);

μ F – площадь эквивалентного дроссельного отверстия, приходящегося на каждый метр длины ТМ (μ F=1, 4·10^-8 м²/м);

d₀ – внутренний диаметр магистрального воздухопровода (d₀=0, 0343 м).

, (6.10)

где n_в – количество вагонов в составе поезда.

Выполним упрощение.

.

-0, 1265·(1230³-(1230-х)³)·2, 53·10^-10 = -0, 0000394+0, 32(1230-х)³·10^-10.

Рисунок 6.1 – Абсолютное давление Р_х в магистральном воздухопроводе на расстоянии Х от крана машиниста

Распределение абсолютного давления Р_х по длине воздухопровода х от крана машиниста при утечках:

, (6.11)

где m_тр – массовый транзитный расход сжатого воздуха через сосредоточенную неплотность

, (6.12)

где g – ускорение силы тяжести. g = 9.81 м/с²;

R_г = 29, 27 м/К – универсальная газовая постоянная;

Р = 100000 Па – абсолютное давление истечения, Па;

Т=293 К – абсолютная температура.

Рисунок 6.2 – Распределение абсолютного давления по длине воздухопровода Х от крана машиниста при утечке из ТМ

Давление на различном расстоянии Х/l от крана машиниста при равномерно распределенной неплотности:

, (6.13)

где Р_н и Р_к – давление в начале и конце воздухопровода (Р_н=0, 65 МПа, Р_к=0, 55 МПа).

Упростим выражение.

,

.

Рисунок 5.3 – Величина давления на расстоянии Х/1 от крана машиниста при равномерно распределённой неплотности

Величина давления на расстоянии Х/1 от крана машиниста при постоянном по длине транзитном расходе:

, (6.14)

Рисунок 6.4 – Величина давления на расстоянии Х/1 от крана машиниста при постоянном по длине транзитном расходе

Время разрядки ТМ:

, (6.15)

Время зарядки ТМ:

, (6.16)

где к_v – коэффициент, определяемый отношением количества сжатого воздуха, поступившего в тормозную сеть со всеми подключенными к ней объемами, к количеству воздуха, поступившего непосредственно в магистральный воздухопровод. к_v=1;

Р₀ – абсолютное давление, с которого начинаются отпуск и зарядка тормозов, Па. Р₀=0, 65 МПа.