Совершенствование системы газовоздушного тракта тепловозных дизелей

• Автор: Свечников, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 185 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Эксплуатационные факторы, влияющие на надежность и эффективность работы тепловозов
1.2. Влияние загрязнения турбины и компрессора в процессе эксплуатации на эффективность и надежность тепловозных дизелей
1.3. Методы и средства, направленные на повышение эффективности работы тепловозных дизелей
1.4. Обзор работ и существующих средств очистки воздушных и
газовых сред от загрязнителей
1.5. Постановка цели и задач исследования
ВЫВОДЫ
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ГАЗОВОЗДУШНОМ ТРАКТЕ ТЕПЛОВОЗНОГО ДИЗЕЛЯ
2.1 Оценка влияния сил, действующих на частицу
2.2 Траектория движения потока, поле скоростей, распределение давления
2.3 Оценка эффективности электродинамического метода очистки
воздушных и газовых сред от загрязнителей
ВЫВОДЫ
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ, НАПРАВЛЕННЫХ НА СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ГАЗОВОЗДУШНОГО
ТРАКТА ТЕПЛОВОЗОВ
3.1 Разработка устройства электродинамической очистки воздушных и
газовых сред от загрязнителей
3.2. Разработка конструкции циклона-электрофильтра очистки воздуха на входе в дизель
I 1а1[ III !■! и ш I ■■шиш

3.3. Разработка конструкции циклона-электрофильтра очистки
продуктов сгорания на входе в турбину
3.4 Схемы подключения электродов
ВЫВОДЫ
4. РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРЕДЛОЖЕННЫХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ
4.1. Методика оценки степени очистки продуктов сгорания, погрешность измерения
4.2. Экспериментальные исследования работы циклона-электрофильтра
4.3 Расчетно-экспериментальное исследование работы циклона-электрофильтра, проверка разработанной математической модели на адекватность
4.4 Расчетно-экспериментальное моделирование работы дизеля тепловоза ЧМЭЗ
выводы
5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОТ ВНЕДРЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ УСТРОЙСТВ
5.1 Определение годового экономического эффекта и срока окупаемости
5.2 Определение чистого дисконтированного дохода
ВЫВОДЫ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Массив экспериментальных-данных ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Протоколы испытаний
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Результаты расчетных исследований ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Протоколы сравнительного расчета ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Патенты ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Акты внедрения

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Согласно целевой программе «Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года», утвержденной постановлением Правительства Российской Федерации № 877-р от 17 июня 2008 г., приоритетным направлением развития подвижного состава является повышение надежности и экономичности тягового подвижного состава, а также увеличение эксплуатационного ресурса технических средств [1].
Повышение экономичности, надежности и эксплуатационного ресурса тепловозов может быть достигнуто путем совершенствования воздушного фильтра и системы выпуска продуктов сгорания. Поэтому разработка методов и средств совершенствования системы газовоздушного тракта тепловозов является важной составляющей технических мероприятий, направленных на повышение эффективности эксплуатации тепловозов. Материалы, приведенные в настоящей диссертационной работе, могут найти широкое применение в системе локомотивного хозяйства ОАО «РЖД» и промышленного транспорта.
Степень разработанности проблемы. Большой вклад в исследование проблем повышения эффективности и эксплуатационной надежности тепловозных дизелей внесли специалисты ВНИИЖТа, МИИТа, ОмГУПСа, ДВГУПСа, СамГУПСа и др. В частности этим вопросам посвящены работы ученых А. И. Володина, Е. Е. Коссова, В. Н. Балабина, Е. И. Сковородникова, Ю. Е. Просвирова, Д. Я. Носырева, В. А. Кручека, А. С. Анисимова, В. А. Четвергова, А. Ю. Конькова и др.
Анализ эксплуатационной надежности тепловозов, выполненный по отчетной документации ОАО «РЖД», показывает, что количество отказов тепловозов по сети железных дорог по причине выхода из строя дизельной установки достигают 42 % от общего числа отказов основных узлов тепловозов, в том числе 17 % от общего числа отказов по дизелю тепловоза

- существующие методы и средства повышения эффективности работы тепловозных дизелей трудоемки в реализации и требуют больших финансовых затрат на внедрение;
- анализ последних достижений в области конструирования устройств очистки воздушных и газовых сред от загрязнителей показывает, что большинство из них сложны в изготовлении, не технологичны и не обеспечивают требуемую степень очистки.
Таким образом, для эффективной очистки воздуха на входе в дизель и продуктов сгорания на входе в турбину требуется разработать дешевое, надежное и технологичное устройство очистки воздушных и газовых сред от твердых загрязнителей, которое бы сочетало в себе лучшие стороны существующих устройств, обладало высокой эффективностью и малым гидравлическим сопротивлением.
Проведенный анализ позволяет сформулировать цель исследования: совершенствование системы газовоздушного тракта для повышения эффективности работы тепловозных дизелей.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие научно-технические задачи.
1. Усовершенствовать математическую модель газодинамических процессов, протекающих в системе газовоздушного тракта тепловозных дизелей.
2. Предложить методы и средства, направленные на совершенствование системы газовоздушного тракта тепловозных дизелей.
3. Разработать методику оценки влияния продуктов сгорания тепловозных дизелей, поступающих в турбину, на эффективность работы турбокомпрессора.
4. Провести теоретические и экспериментальные исследования методов и средств, предложенных для совершенствования системы газовоздушного тракта тепловозных дизелей.