Вибір та наукове обгрунтування техніко - економічних показників тепловозних дизелів для локомотивного парку України

Abstract

UA: Дисертація спрямована на пошук, обгрунтування і визначення техніко- економічних показників дизелів одного типоряду з метою зниження експлуатаційних витрат у локомотивному господарстві України. У роботі розвинена теорія математичного моделювання характеристик тепловозних чотиритактних двигунів типу Д80 з оптимізацією їх конструктивних і регулювальних параметрів. Розроблено методику розрахунку і визначено економічний ефект від модернізації тепловозного парку Укрзалізниці одним типорядом дизелів Д80. Одержано результати стендових і експлуатаційних випробувань дизелів 1Д80Б і 4Д80Б. Запропоновано усереднену гістограму режимів завантаження дизеля маневрового тепловоза, одногодинний експлуатаційний цикл для проведення реостатних випробувань та вперше експериментальним методом визначено значення коефіцієнту, який враховує вплив перехідних процесів на середньоесплуатаційні витрати палива дизеля маневрового тепловоза.

RU: Тепловозный парк и парк дизель-поездов железнодорожного транспорта Украины на 95% оснащен силовыми установками (дизелями ) иностранного производства (Россия, Чехия, Венгрия ), 28% из которых выработали свой моторесурс, а к 2010 г. потребуется замена их всех. Диссертация посвящена разработке научно обоснованных требований к тепловозным дизелям, предназначенным на замену иностранных из условия получения отраслью максимального экономического эффекта, а также методов реализации этих требований. Показано, что эффект может быть получен за счет модернизации тепловозного парка дизелями одного типоряда Д80 производства ГП «Завод им. В.А.Малышева», конструктивные и регулировочные параметры которых выбраны из условия обеспечения минимума удельного среднеэксплуатационного расхода топлива ge ср..э . Это позволит снизить две основные статьи эксплуатационных расходов в локомотивном хозяйстве на тепловозную тягу - затраты на топливо и масло и затраты на обслуживание и ремонт, составляющие соответственно 32,6% и 20%. Рассмотрены условия эксплуатации и особенности ремонта и обслуживания маневровых и магистральных тепловозов. Показано, что гистограммы загрузки обоих типов тепловозов характеризуются большим временем работы на режимах малых нагрузок и холостого хода, чем гистограммы 10-15 летней давности. Затраты на ремонт и обслуживание дизелей составляют 44% от общих затрат по тепловозам, при этом они для отечественных дизелей в 1,8-2 раза меньше, чем для иностранных. По мере старения локомотивного парка эти все затраты растут. Исследование по определению оптимальных значений конструктивных и регулировочных параметров трех модификаций (16ЧН26/27, 12ЧН26/27, 6ЧН26/27) дизелей типоряда Д80, а также модификации 12ЧН26/27 с отключением шести цилиндров при работе на режимах холостого хода и малых нагрузок, выполнено расчетным методом с использованием уточненной автором математической модели рабочего цикла четырехтактных дизелей и разработанной методики прямой оптимизации, а определение экономического эффекта от внедрения предлагаемых дизелей – с помощью разработанной методики определения экономической эффективности. Уточнение математической модели рабочего цикла дизеля заключалось в использовании полученных автором характеристик тепловыделения и теплообмены газа со стенками цилиндра. Методика прямой оптимизации реализует алгоритм Хука-Дживса в сочетании с методом штрафных функций. Функцией цели является минимум удельного среднеэксплуатационного расхода топлива, а управляемыми переменными – девять конструктивных и регулировочных параметров: степень сжатия, четыре фазы газораспределения, угол начала впрыскивания топлива, минимальная площадь проходного сечения соплового аппарата турбины турбокомпрессора, объемы впускного и выпускных коллекторов при заданном типе выпускной системы. В качестве ограничительных параметров использовались максимальное давление сгорания и средняя температура газов на входе в турбину. Методика определения экономической эффективности от внедрения одного типоряда дизелей Д80 в локомотивном хозяйстве Укрзалізниці отличается от известных тем, что учитывает среднеэсплуатационный расход топлива, уровень унификации дизелей и платежи за выбросы вредных веществ с отработавшими газами.

EN: The dissertation is directed to search, grounding and determination of technical and economic parameters of diesel engines of one type with the purpose of operational (financial) expenses reduction in locomotive facilities of Ukraine. A theory of mathematical modeling of Д80 type four stroke diesel locomotive engines working process with their constructive and regulating parameters optimizating has been developed in this work. The technique of accounting has been developed and the economic benefit from the modernization of diesel-locomotive park of Ukrzaliznytsia with one type of four stroke Д80 type diesel engines is determined. Stand and operational tests experimental results of 1Д80Б and 4Д80Б diesel engines has been received. For the first time the coefficient value which takes into account the transition processes influence to a shunting locomotive average operational fuel expenses has been determined experimentally.