Температурные условия в кабине машиниста - Общие выводы

На основании анализа работ, имеющихся в литературе, многочисленных поездок автора на тепловозах в различных климатических условиях, стендовых испытаний с целью определения факторов, влияющих на температурный режим в кабине, от которого зависит общее состояние локомотивной бригады, сделаны теоретические разработки и выводы, способствующие улучшению конструкции ограждения кабины и равномерного распределения температурного поля, близкого к санитарным нормам.
Основные положения результатов исследования факторов обеспечения средней температуры в кабине тепловозов на уровне санитарных норм можно сформулировать в следующем виде.

1. Обзор исследований показал, что вопросу улучшения условий труда локомотивных бригад посвящено значительное число работ. Из них следует выделить работы, проведенные ЦНИИ МПС, в результате которых была предложена опытная установка кондиционирования воздуха в кабине тепловозов при работе в жарких условиях. Однако высокие коэффициенты теплопередачи ограждения (до 2 ккал/м²ч °С) приводят к значительным теплопритокам в кабину машиниста, а следовательно к увеличению мощностей климатических установок . В то же время, вопросу выбора теплоизоляции в ограждении кабины до настоящего времени должного внимания не уделялось. Существующие материалы и их монтаж в ограждении кабины локомотивов отвечают, в основном, требованиям звукоизоляции.
   В этом плане представляют большую практическую  ценность работы, проводимые в области вагоностроения как у нас в стране, так и за рубежом, определяемые экономической целесообразностью и технической необходимостью уменьшения мощностей климатических установок для создания требуемого температурного режима в помещении вагонов.
2. Проведенные ВНИИЖТом исследования в кабине машиниста тепловозов 2ТЭ1ОШ в условиях жаркого климата показали, что больше половины тепла (57,7%) поступает через ограждение, причем из них 34,2% - через окна. Имеются все основания предполагать, что, примерно, такое же количество тепла рассеивается ограждением при эксплуатации тепловозов в зимних условиях.
3. Анализ приведенных методик проведения экспериментальных исследований и обработки опытных данных дал возможность установить зависимость между факторами, влияющими на температурный режим в кабине машиниста. К таким факторам относятся:
   а)                        изменение температурного режима в кабине от температуры окружающей среды, размеров и расположения передних окон, скорости движения тепловоза;
   б)                        влияние температуры окружающей среды и скорости воздушного потока на теплообмен кабины машиниста;
   в)     теплоизоляционные свойства материалов, применяемых в ограждении.
4. Опытными поездками в летних условиях установлено,что средняя температура в кабине тепловозов всегда выше температуры окружающей среды и значительно превышает установленные нормы. Эту температуру можно снизить (как показали наши  исследования) за счет уменьшения поверхности окон, применения отрицательного угла наклона передних стекол.
5. Выяснено, что на повышение температуры в помещении локомотивной бригады в летних условиях большое влияние оказывает барометрическое давление в кабине, которое понижается с увеличением скорости движения тепловоза.
6. В зимнее время температура в кабине колеблется в довольно широких пределах (от +38.4°С до - 15,4°С). Определено, что на колебания температуры в кабине оказывают влияние режим работы дизельгенераторной установки, а также скорость движения тепловоза. Математическая обработка опытных данных позволила установить зависимость температуры в кабине тепловоза ТЭм² от скорости движения, которая подчиняется

1. Анализ опытных поездок позволил установить, что на температурное поле в кабине тепловозов при работе в различных климатических условиях влияет большое число факторов и, в том числе, качество теплоизоляции. В общем случае эти факторы можно выразить в виде следующих зависимостей:

а)  для летних условий

б)                               для зимних условий

1. Исследованы вопросы теплообмена ограждения кабины на модели стенки тепловоза 2ТЭ10Л без изоляции в области автомодельного режима, в результате чего было установлено, что теплоотдача поверхности зависит от скорости воздушного потока и разности температур между стенкой и окружающей среды.

  10. Установлено, что наиболее перспективным материалом является пенополистирол, уменьшающий средний коэффициент теплопередачи ограждения кабины, примерно, в 2 раза и не уступающий звукоизоляции существующих материалов.
11. Предложенное нами уравнение теплового баланса в кабине является "универсальным" и может быть использовано для расчетов при работе тепловозов (электровозов) в различных климатических условиях. При этом необходимо учиты-вать особенности климатической установки в кабине, служащая для обогрева (охлаждения) помещения локомотивной бригады.

12. Показано, что за счет комплекса мероприятий по снижению среднего коэффициента теплопередачи ограждения кабины тепловозов можно добиться существенного снижения (в 1,45-1,6 раза) потерь тепла в окружающую среду в зимних условиях. Соответственно приток тепла в кабину в летних условиях может быть снижен, примерно, на такую же величину,
13. Анализ отопительной системы некоторых тепловозов показал, что при различных условиях движения тепловозов мощность климатической установки недостаточна для поддержания требуемого температурного режима в кабине и составляет, примерно, 76-78% от общих потерь через ограждение гйл окружающей среды при температуре -50%. Существующая отопительная система на тепловозах может обеспечить заданную температуру в кабине только при условии наименьших потерь тепла через ограждение в окружающую среду.
14. Для обеспечения равномерного распределения температур на рабочих местах локомотивных бригад и устранения больших потерь или притоков тепла через ограждение кабин локомотивов, необходимо рекомендовать следующие конструктивные мероприятия:
а) ускорить отработку круглогодичных климатических установок на базе кондиционера и их монтаж в кабинах локомотивов;
б) в качестве временных рекомендаций для выполнения санитарно-гигиенических норм по высоте кабины в зимних условиях необходимо равномерно распределить поступаемый теплый воздух (с температурой порядка 16-20%) от существующей отопительной системы в верхнюю, среднюю и нижнюю зоны на
рабочих местах локомотивных бригад;
в) разработать устройство для автоматической регулировки работы климатической установки, с целью поддержания температурного режима в кабине машиниста на уровне санитарных норм; это мероприятие можно осуществить за счет изменения подачи воздуха, нагретого калорифером, с помощью специальных жалюзей;
г) осуществить укладку пенополистирола взамен существующих материалов в ограждении кабин локомотивов; при этом значительно упрощается технология ее сборки;
д) уменьшить площадь существующих передних и боковых окон до 2 м² и внедрить незамерзающие пакетные стекла с воздушной прослойкой, порядка 12 мм;
е) ликвидировать или свести до минимума влияние неплотностей в местах сопряжения отдельных элементов ограждения кабин локомотивов (в том числе по периметру оконных и дверных проемов, пола и т.д.);
15. Предложенная методика расчета потерь (притоков) тепла и конструктивные соображения рекомендуются в данной работе для существующих и вновь проектируемых кабин локомотивов,
16. В результате технико-экономических расчетов установ лено, что применение пенополистирола в ограждении серийных тепловозов, наряду с приближением температурного режима в кабине близким к санитарным нормам, может дать экономив в денежных средствах не менее 400-500 тыс.рублей в год на 1000 условных тепловозов.