Модернізація тепловоза 2ТЕ116 з підвищення коефіцієнта використання зчіпної маси

UKR: Дипломна робота присвячена модернізації магістрального тепловоза 2ТЕ116 з метою підвищення коефіцієнта використання зчіпної маси (коефіцієнта використання зчіпної ваги), що безпосередньо визначає реалізовану силу тяги та стійкість локомотива до буксування в реальних умовах експлуатації. Актуальність теми зумовлена потребою підвищення енергоефективності та тягових можливостей існуючого парку тепловозів без їх повної заміни, особливо на ділянках зі складним профілем колії та при роботі з важкими поїздами. У роботі виконано аналіз причин зниження коефіцієнта використання зчіпної маси тепловозів серії 2ТЕ116: нерівномірний розподіл навантажень по осях і візках, динамічне розвантаження колісних пар у режимах тяги, вплив поздовжніх і вертикальних коливань екіпажної частини, параметри ресорного підвішування, конструктивні особливості вузла передачі тягових і гальмівних зусиль, а також ефективність протибуксувальних систем. Обґрунтовано, що підвищення коефіцієнта можливе як за рахунок конструктивних заходів (перерозподіл мас, зміна схеми опирання кузова на візки, удосконалення підвішування), так і за рахунок удосконалення керування тягою (протибуксувальні алгоритми, стабілізація тягового моменту, корекція уставок залежно від умов зчеплення). Проєктна частина роботи орієнтована на технічні рішення модернізації, які забезпечують більш сприятливий перерозподіл навантажень та зниження динамічного розвантаження колісних пар. Розглянуто варіанти оптимізації конструкції візків і розміщення мас основного обладнання (дизель-генераторної установки, допоміжних агрегатів, охолоджувального та електрообладнання) з метою вирівнювання осьових навантажень у допустимих межах та збільшення реалізованої сили тяги без перевищення граничних параметрів взаємодії «колесо–рейка». Окрему увагу приділено модернізації вузлів екіпажної частини, що впливають на передачу тягових зусиль і вертикальні реакції на колісних парах, а також оцінці впливу запропонованих змін на динамічні показники. У роботі наведено розрахункові співвідношення для визначення коефіцієнта використання зчіпної маси, оцінки перерозподілу вертикальних реакцій між осями в режимах тяги, а також критерії перевірки допустимості осьових навантажень і динамічних коефіцієнтів. Виконано порівняльний аналіз варіантів модернізації за показниками очікуваного приросту коефіцієнта, конструктивної складності та доцільності впровадження. На основі аналізу сформульовано висновки щодо найбільш ефективних напрямів модернізації 2ТЕ116, які забезпечують підвищення зчіпних властивостей та покращення тягових характеристик за збереження експлуатаційної надійності.

ENG: The thesis is devoted to the modernisation of the 2TE116 mainline diesel locomotive with the aim of increasing the coefficient of utilisation of the coupling mass (coefficient of utilisation of the coupling weight), which directly determines the realised traction force and the locomotive's resistance to slippage in real operating conditions. The relevance of the topic is due to the need to increase the energy efficiency and traction capabilities of the existing fleet of locomotives without completely replacing them, especially on sections with a complex track profile and when working with heavy trains. The work analyses the reasons for the decrease in the coefficient of utilisation of the coupled mass of 2TE116 series locomotives: uneven distribution of loads on axles and bogies, dynamic unloading of wheel sets in traction modes, the influence of longitudinal and vertical vibrations of the crew compartment, spring suspension parameters, design features of the traction and braking force transmission unit, as well as the effectiveness of anti-skid systems. It has been substantiated that an increase in the coefficient is possible both through design measures (redistribution of masses, changing the body support scheme on the bogies, improving the suspension) and through improving traction control (anti-skid algorithms, traction torque stabilisation, correction of settings depending on traction conditions). The design part of the work focuses on technical modernisation solutions that ensure a more favourable load redistribution and a reduction in the dynamic unloading of wheel sets. Options for optimising the design of bogies and the placement of the main equipment (diesel generator set, auxiliary units, cooling and electrical equipment) are considered with the aim of equalising axial loads within acceptable limits and increasing the realised traction force without exceeding the limit parameters of wheel-rail interaction. Particular attention is paid to the modernisation of the crew compartment components that affect the transmission of traction forces and vertical reactions on the wheel sets, as well as to the assessment of the impact of the proposed changes on dynamic performance. The paper presents calculated ratios for determining the coefficient of utilisation of the adhesive mass, assessing the redistribution of vertical reactions between the axles in traction modes, as well as criteria for checking the admissibility of axial loads and dynamic coefficients. A comparative analysis of modernisation options was performed based on the expected increase in the coefficient, design complexity and feasibility of implementation. Based on the analysis, conclusions were made regarding the most effective areas for modernising the 2TE116, which ensure improved traction properties and traction characteristics while maintaining operational reliability.