Спільне рішення рівняння характеристики эжектируючого пристрою й рівняння розсіювання газів в атмосфері Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Анализ приведенных формул и расчетов позволяет сделать вывод о том, что величина силы трения между колодкой и бандажом определяется в нарушение закона трения скольжения и учет угла обхвата колодкой колеса требует увеличения давления колодки на колесо, что в свою очередь, требует уточнения расчетов усилий в кронштейнах тормозной системы и усилий в раме тележки при торможении.

Список литературы

1. Конструкция и динамика тепловозов / Под ред. В. Н. Иванова. - М.: Транспорт, 1974. - 336 с.

2. Довбня Н. П., Бондаренко Л. Н., Бобырь Д. В. О фактической величине коэффициента запаса торможения колодочных тормозов // Проблеми трибологп. -Хмельницький: ТУП, № 2, 2006. - С.120-122.

3. Мендель В. Б. Проектирование механической части электроподвижного состава. - М.: Трансжелдориздат, 1963. - 423 с.

УДК 613.632.4:684:533.3

ЧернякЮ.В., к.т.н., доцент (Дон1ЗТ) Гущин А.М., к.т.н., доцент (Дон1ЗТ) Бондар О.А., ст.. викладач(Дон1ЗТ)

СП1ЛЬНЕ Р1ШЕННЯ Р1ВНЯННЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЖЕКТИРУЮЧОГО ПРИСТРОЮ Й Р1ВНЯННЯ РОЗС1ЮВАННЯ ГАЗ1В В АТМОСФЕР1

Формулювання проблеми. Р1вняння характеристики эжектируючого пристрою за даними роботи [1] зв'язуе вщношення швидкост сум1ш1 газ1в на виход1 з эжектируючого пристрою й швидкост вщпрацьованих газ1в на виход1 з вихлопного патрубку тепловоза з одше! сторони й вщносини витрати повггря, що присмоктуе, Оп до витрати вщпрацьованих газ1в Ог .

Р1вняння характеристики эжектируючого пристрою мае вигляд [1]

, (1) с (1 + в) ' 4 '

Зб1рник наукових праць Дон1ЗТ. 2007 №12 101

де р = 0,93 - коефщент швидкост^ що характеризуе втрати енергп в пристро! через наявшсть внутрiшнього й зовнiшнього тертя в апаратц

в=—^ - коефщент ежекци, або коефщент шдсмоктування повiтря;

Ог, Оп - масовi витрати вiдпрацьованих газiв тепловозу й шдсмоктуванного повiтря, кг/с.

З рiвняння (1) треба, що досяжна швидюсть виходу газiв в атмосферу ас тим бiльше, чим бшьше швидкiсть виходу газiв, що вщробили, з вихлопного патрубка тепловозу й чим менше коефщент ежекци в. Але зменшення коефщенту ежекци в зменшуе витрату газiв, що викидають в атмосферу, пiдвищуе !хню температуру. Цi фактори по рiзному впливають на умови розсiювання газiв i на формування максимально! концентраци шкiдливих речовин у приземному шарi атмосфери.

Рiвняння для розсiювання газiв в атмосферi згiдно ОНД-86 [2] зв'язуе максимальну разову концентрацiю шюдливих речовин у приземному шарi атмосфери, параметри газового потоку, що викидае в атмосферу, умови розсдавання газiв, дiаметр вихлопного патрубка.

С = А ■ М ■ Е ■ т ■ п п (2)

См I , (2)

де А - коефiцiент, що залежить вiд температурно! стратифжаци атмосфери (для Украши приймаеться 160);

М - маса шюдливо! речовини, що викидае в атмосферу в одиницю часу г/м3;

Б - безрозмiрний коефiцiент, що враховуе швидюсть осiдання шкiдливих речовин в атмосферному повг^ (для газоподiбних шюдливих речовин Б = 1);

т и п - коефiцiенти, що враховують умови виходу газоповiтряно! сумiшi з устя джерела викиду;

Н - висота з викиду над рiвнем земл^ м;

п- безрозмiрний коефiцiент, що враховуе вплив рельефу мюцевост (у випадку малопересiченоl мюцевост п = 1);

А Т - рiзниця мiж температурою газоповггряною сумiшi, що вiдпрацювала й температурою навколишнього атмосферного повiтря (приймаемо рiвнiй середнiй максимальнiй температурi зовнiшнього повггря найбiльш жаркого мiсяця року по СН1П 2.01.01-82);

Усм - витрата шзопов^яно! сумiшi, м3/с;

Б - д1аметр устя джерела викиду, м.

Формула (2) охоплюе широк меж1 окремих розрахункових величин { придатна практично для вЫх галузей промисловость Складшсть { стушнчастють окремих розрахункових величин робить практично неможливим и використання для спшьного ршення з шшими р1вняннями. Тому в робот [3] для умов реостатних випробувань тепловоз1в проведена апроксимащя функци т у р1вняння виду т = аТ (Ь), а значення функци п прийнято р1вним одинищ.

У результат прийнятих спрощень формула (2) буде мати вигляд

С = 16,3 • М (3)

См ^0,5 0-1,492 Лт 0.833 . (3)

® • Н • Усм

У цш формул1 д1аметр вихлопного патрубка неявно виражений через об'емну витрату газово! сум1ш1 Усм \ швидюсть 11 виходу в атмосферу.

З формули (3) бачимо, що концентращя шюдливих речовин См тим менше, чим бшьше швидюсть виходу газ1в в атмосферу. Але швидюсть тим бшьше, чим менше коефщ1ент ежекци в. Тобто, збшьшення коефщента ежекци в по фактор! швидкост виходу газ1в с буде приводити до збшьшення концентраци шюдливих речовин См. З шшо! сторони обсяг газ1в, що викидають в атмосферу, буде тим бшьше, чим бшьше коефщ1ент ежекци в, 1 по фактор! об'емно! витрати газ1в збшьшення коефщ1ента ежекци в буде приводити до зниження концентраци См. Таким чином по фактор1 швидкост виходу газ1в в атмосферу й по фактор! об'емно! витрати газ1в вплив коефщента ежекци на приземну концентращю См протилежно. Отже, для визначення результуючого впливу коефщента ежекци на концентращю См необхщно спшьний розгляд р1внянь (1) { (4).

Це необхщно не тшьки з теоретичного погляду, але й для визначення геометричних розм1р1в эжектируючого пристрою.

Мета статт1. Метою дослщжень дшсно! стати е спшьне ршення р1вняння характеристики эжектируючого пристрою й законом1рноси формування концентраци шюдливих речовин для виявлення результуючого впливу коефщ1ента ежекци в й вщносно! температури газ1в в на формування приземних концентрацш См \ створення теоретично! бази розрахунку геометричних параметр1в эжектируючого пристрою.

Основний текст статт1. Спшьне ршення р1внянь (1) { (3) дозволяе зв'язати максимальну разову концентращю шюдливих речовин у приземному шар1 атмосфери См, масу шюдливих речовин, що викидають в

атмосферу М (г/с), швидюсть с й об'емна витрата газiв Усм, висоту викиду. У результат спiльного ршення рiвнянь (1) i (3) отримана залежнiсть

С = 16,91 ■ М (1 + в)05 (4)

м ^ 0,5 т_г1,492 Тт 0,833 ' V V

с ■ Н V

см

Об'емна витрата газiв Усм може бути визначена по формулi

Усм = Уг . (1+ве ) , (5)

де Уг - об'емна витрата газiв, що вiдробили.

З урахуванням сшввщношення (5) формула (4) приймае вид

С = 16,91 ■ М (1 + в)05 (6)

м с0'5-НМ92V0833 (1+ве)0833' ^ ;

У формулi (6) всi впливаючи фактори, е незалежними, це дозволяе робити пофакторний аналiз впливу кожного з них.

З формули (6) видно, що вплив деяких параметрiв однозначний. Так, приземна концентращя шюдливих речовин тим менше, чим менше маса шюдливих речовин М, що викидають в атмосферу, чим бiльше висота викиду Н, чим бшьше об'емна витрата газiв, що вiдробили, Уг, швидкiсть !хнього виходу з вихлопного патрубка тепловоза с1, чим бшьше

Т

безрозмiрна температура е = —.

Т1

Вплив частки эжектируемого (пiдсмоктувуючого) повiтря неоднозначно й вимагае спещального дослiдження.

Видiлимо функцш

А = У1^ (7)

(1+ве)0 833 ^ 7

i проведемо чисельний аналiз впливу на функцш А параметра в при рiзних значеннях е .

У роботi [1] показано, що для тепловозiв вiдношення температур е перебувае в межах вщ 0,25 до 0,45. Для розрахунюв приймемо значення е = 0,25; 0,3; 0,35; 0,4; 0,45.

По даним роботи [1] коефщент ежекци в розглядають у межах до в = 4...6. Приймемо значення в = 0,2; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0. З формули (7) видно, що при в = 0 функщя А = 1,0. Дат розрахунюв по формулi (7) для обраних значень в i О наведенi в таблиц 1.

Таблица 1 - Значения функции А

Знач. О Значения функции А при разных значениях в

0,2 0,4 0,6 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0

0,25 1,0517 1,0929 1,1209 1,1746 1,2134 1,2362 1,2555 1,2562 1,2466

0,3 1,0434 1,0766 1,1018 1,1368 1,1609 1,1719 1,1716 1,1586 1,142

0,35 1,0353 1,0612 1,0793 1,1014 1,1134 1,1145 1,0995 1,0771 1,0535

0,4 1,0274 1,0452 1,0576 1,0681 1,0683 1,0606 1,0363 1,009 0,992

0,45 1,0195 1,0307 1,0364 1,0376 1,03 1,0152 0,9828 0,9495 0,9157

0,6 0,9969 0,9893 0,979 0,9555 0,9257 0,8997 0,8474 0,8058 0,7801

Графiчне зображення функци А наведено на рисунку 1.

Значення в

0=0,25

0=0,3

0=0,35

0=0,4

0=0,45

0=0,6

Рисунок 1 - Значення функци А

З наведених даних таблиц 1 { рисунку 1 видно, що для значень в = 0,25; 0,30; 0,35; 0,40; 0,45 функщя А с збшьшенням в вщ нуля до деякого значення зростае, а поим убувае. Тобто, для цих значень в збшьшення шдсмоктуванного повггря з атмосфери при збшьшенш в вщ нуля до якогось вкр приводить до збшьшення концентраци шюдливих

речовин у приземному шар! атмосфери.

При цьому максимум значень функци А при збшьшенш в змщаеться убж менших значень коефщента ежекци в.

Т

1з цього математично витжае, що 1снуе таке значення в = —1, при

Т1

якому збшьшенш юлькост пов1тря, що присмоктуе, не приводить до збшьшення концентраци шюдливих речовин у приземному шар! атмосфери. Це повинне мати мюце в тому випадку, коли похщна вщ А по в в крапщ дор1внюе нулю.

Похщна по в вщ величини А (7) береться пор1вняно просто, а дор1внюючи 11 до нуля при нульовому значенн в знаходимо = 0,6.

Таким чином, при вЫх значеннях в < 0,6 концентращя газ1в См з1 збшьшенням в приводить до зниження розрахунково! концентраци См.

При вЫх значеннях в <0,6 збшьшення коефщента ежекцИ в спочатку приводить до збшьшення приземно! концентраци шюдливих речовин, а шсля збшьшення в бшьше критичного значення вкр приводить

до зниження приземно! концентраци См. При цьому з! зменшенням безрозм!рно! величини в критичне значення вкр зм!щаеться уб!к менших

значень коефщента ежекц!!.

При значенн! в = 0,25, що вщповщае б!льше холодному повггр!, що присмоктуваеться ! бшьше гарячим газам, що вщробили (при робот! тепловоза на номшальному режим! в зимову пору року), може мати мюце збшьшення величини А и вщповщно концентращя газ!в См буде в!дбуватися при зб!льшенн! в до 4,0, а при бшьшому значенн! в величина А зменшиться, однак це зменшення незначно. Збшьшення величини А перебувае в межах вщ 1,0 до 1,256.

При шшому крайшм значенн! величини в = 0,45, що вщповщае бшьше теплому атмосферному повггрю й менш нагрпим газам, що вщробили (при робот! тепловоза на низьких позищях контролера машишста), величина А збшьшуеться вщ 1,0 до 1,038 при збшьшенш в вщ 0 до 1,0, а при збшьшенш до 5,0 величина А знижуеться до 0,92.

Змша концентраци ra3iB у приземному шарi атмосфери, як видно з pÏBMHM (7), вщбуваеться пропорцшно величинi А, тобто вплив величин ß i в на концентращю газiв См таке ж як i на величину А.

Наведений анашз окремих факторiв на величину А и на концентращю газiв дозволяють методично правильно тдшти до розробки методики вибору геометричних параметрiв эжекторного пристрою. У формулi (6) у неявнш формi зазначенi й геометричнi розмiри эжектируючого пристрою. Так, дiаметр вихлопного патрубку пристрою може бути визначений через витрату газiв V i швидюсть 1хнього руху m .

Висновки:

1. У результат спшьного ршення рiвняння характеристики эжектируючого пристрою й рiвняння формування концентрацiй шюдливих речовин у приземному шарi атмосфери отримана розрахункова залежшсть, що зв'язуе параметри газового потоку вiдпрацювавших газiв, висоту викиду газiв в атмосферу, юлькост эжектируючого повiтря, концентраци шюдливих речовин у приземному шарi атмосфери й у неявному видi геометричш розмiри эжектируючого пристрою.

2. Анашз розрахунковоï залежностi показав, що для умов роботи на номшальному режимi збiльшення кiлькостi повiтря, що присмоктуе, приводить до збiльшення концентрацiï См шкiдливих речовин у приземному шарi атмосфери до значення коефiцiента ежекци ß = 4,0. При цьому збшьшенш коефщента ежекцiï повiтря приводить до збшьшення концентраци шюдливих речовин у приземному шарi атмосфери до 25%. Подальше збшьшення коефщента ежекци приводить до малопомггного зниження См.

При робот тепловоза на низьких позищях контролера машишста в холодну пору року вплив коефщента ежекци змшюеться. Так при збшьшенш коефщента ежекцiï до 1,0 величина А збшьшуеться в порiвняннi з нульовим значенням коефщента ß , але це збшьшення не перевищуе 3,8%, а при збшьшенш коефщента ежекцiï до 5,0 величина А зменшуеться приблизно на 12%.

Т

3. Установлено, що збшьшення безрозмiрноï температури в = —

Т1

при тш самой масовш витратi газiв, що вiдробили, приводить до зниження приземно!' концентраци См.

Змiна безрозмiрноï температури в приводить до змши характеру впливу коефщента ежекци ß на величину А й, вщповщно, на приземну концентращю шюдливих речовин См. Так при в > 0,6 збiльшення коефщента ежекци приводить до зниження величини А, а при в < 0,6

збшьшення коефщента ежекци приводить спочатку до збшьшення А, а при деякому подальшому збiльшеннi - до зменшення величини А.

4. Отримана розрахункова залежшсть, яка у неявнiй формi вщдображае вплив геометричних розмiрiв эжектируючого пристрою на приземну концентрацiю шюдливих речовин См, тому ця розрахункова залежшсть може бути використана як теоретична основа для розробки методики розрахунку эжектируючого пристрою.

Список лтератури

1. Р1вняння характеристики е эжектируючого пристрою для розаювання газ1в /Ю.В.Черняк, А.М.Гущш, О.А.Бондар//Сх.- евр. журнал передових технологий, № 2/2(22), 2007

2. ОНД-86 Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий /Ленинград: Гидрометеоиздат, 1987, 93 с.

3. Визначення параметрiв газоповггряного потоку при розсшванш вщпрацьованих газiв тепловозiв/ Ю.В.Черняк, М.В.Паламарчук, А.М.Гущiн, О.А.Бондар, Н.В.Володарець // Зб. наук. праць.-Донецьк: Дотзт, 2007- Вип.. №9, с.125...135.

УДК 625.42

Бабаев М. М., д.т.н. професор (УкрДАЗТ) ароклин I. М., асистент (УкрДАЗТ)

АПРОБАЦ1Я МЕТОДУ КОНТРОЛЮ ПАРАМЕТР1В РУХУ ЕЛЕКТРОПО1ЗДА МЕТРОПОЛ1ТЕНУ

Вступ. Важливою складовою процесу обслуговування електрорухомого складу (ЕРС) метрополггену е врахування його фактичного техшчного стану при формуваннi ршень щодо обсягу та перiодичностi вщновлювальних робiт. Використання бортових систем дiагностування е ефективним при контролi параметрiв локомотивiв магiстральних залiзниць. У випадку моторвагонних секцш метрополiтену кiлькiсть необхщно! апаратури контролю зростае в декшька разiв, оскiльки

Зб1рник наукових праць Дон1ЗТ. 2007 №12 108