Температурные условия в кабине машиниста - Экспериментальное исследование температурного режима по объему кабины машиниста

Г Л А В А П. МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЙ В КАБИНЕ МАШИНИСТА ТЕПЛОВОЗОВ
§2.1. Экспериментальное исследование температурного режима по объему кабины машиниста
Для исследований в качестве объекта принимаем кабину
машиниста тепловоза  2ТЭ10Л.
Основные размеры кабины:

Измерение температур воздуха и стенок кабины машиниста, дизельного помещения производилось с помощью термостанции на 45 точек. Специальная конструкция датчиков позволила измерять температуру стены ограждения кабины.
Принцип действия термостанции основан на уравновешивании двух мостов, в цепь одного из которых попеременно с помощью переключателя вводятся все 45 датчиков. По показаниям прибора, установленного на пульте управления термостанции, отсчитываются деления в °C.
Техническая характеристика термометра сопротивления (датчика)

1. Величина номинального сопротивления при 0°С R * 395 Ом
2. Допустимое отклонение от номинала при 0°С
3. Материалчувствительного элемента - медь, анектролитическая0,04 мм
4. Средний температурный коэффициент сопротивления

1. Температурный интервал:

а) для длительных измерений от - 50°и до + 100°С
" кратковременных "                            от - 50°С до + 150°С
Техническая характеристика термометрической станции

1. Число точек измерения - 45
2. Температурный интервал схемы - от - 100°С до +100°С
3. Максимальная чувствительность прибора - 0,1°С
4. Максимальная допустимая погрешность измерения при 0°С + 0,8°С
5. Источник питания - сухой элемент ЗС-Л-З0
6. Измерительный гальванометр - ГМП (постоянная по току I х 10-6 а/дэл).

  В электрической цепи каждого из 45 датчиков имеется регулировочный винт для обеспечения тарировки. С этой целью датчики опускаются в емкость с тающим льдом и с помощью подстроечных винтов обеспечивается установка стрелки прибора в нулевое положение при условии, что все ручки управления находятся в положении "0°С".
Скорость воздуха в кабине измерялась крыльчатым анемометром. Предел измерения от 0,5 до 5 м/сек.
Относительная влажность воздуха измерялась аспирационным психрометром Асмана. Цена деления 0,2°С.
Барометрическое давление фиксировалось с помощью технического барометра-анероида ГОСТ 6466-53, со шкалой измерения от 600 до 800 мм рт.ст., пена деления 0,5 мм рт.ст., точность отсчета 0,1 мм рт.ст.
Все приборы перед испытаниями и по их окончании проходили контрольную проверку.
Характер и режимы экспериментальных исследований приняты  исходя из реальных условий эксплуатации тепловозов.
Испытания проводились в кабине машиниста тепловозов на участке Сосногорск-Йечора-Воркута Северной железной дороги и Ченгельды-Ташкент-Самарканд-Каган Среднеазиатской железной дороги. Отметим, что режимы экспериментальных исследований в зимних и летних условиях отличались незначительно друг от друга.
В зимних условиях испытания проводились на тепловозах ТЭЗ, 2ТЭ10Д, 2ТЭ116 и ТЭм² в интервале температур окружающей среды от -7 до -50°С, а в условиях Средней Азии - на тепловозах 2ТЭ10Д, 2ТЭ116 и ТЭм² при +15-42°С.
В программу испытаний входило:

1. Измерение температуры воздуха в помещении бригады по линейным размерам кабины и в дизельном помещении при температуре окружающей среды ;
2. Определение температуры стенок кабины машиниста и задней стенки со стороны дизельного помещения;
3. Изучение барометрического давления   и скорости движения воздуха    в кабине машиниста и в районе высоковольтных камер дизельного помещения;
4. Запись позиции контроллера машиниста ПК и скорости движения тепловоза

Расположение датчиков в кабине и дизельном помещении показано на схеме рис.  4 .
Запись показаний приборов производилась через каждые 30 минут.
При испытаниях в зимних условиях окна в кабине открывались периодически: при проследовании станций, при осмотре поезда и т.д.
Работа калорифера в некоторых случаях регулировалась по просьбе автора.
Программа и методика экспериментов в условиях Средней Азии аналогична испытаниям в зимних условиях. Отличие заключалось в том, что исследования проводились в основном при открытых окнах. Крюме того, производились измерения относительной влажности воздуха в кабине и окружающей среды. На стоянке при неработающем дизеде и закрытых боковых окнах изучалось влияние солнечной радиации и температуры окружающей среды на температурное поле кабины машиниста на тепловозах 2ТЭ10Д и 2ТЭ116. Уменьшая поверхность передних стекол в кабине тепловоза 2ТЭ10Л, измерялась температура на стоянке также при неработающем дизеле.

Изучение влияния угла наклона передних стенок на температурный режим производилось на модели кабины машиниста тепловоза 2ТЭ10И, выполненной из 10 мм фанеры в масштабе 1:3.
Схема расположения датчиков термостанции аналогична рис.
Для подтверждения правильности показаний датчиков термостанции в опытных поездках, в некоторых точках кабины устанавливались лабораторные ртутные термометры с ценой деления 0,1°С. При этом показания датчиков от контрольных термометров отличались не более i 0,2-0,3°С.
Принятая методика обработки опытных данных, полученных в опытных поездках и на модели кабины машиниста, позволила построить следующие зависимости:        .

Обработка опытных данных осуществлялась в обычном порядке. Усреднение температур воздуха производилось для опытов с примерно одинаковыми параметрами окружающей среды, скорости движения тепловоза, позиции контроллера машиниста.
По среднему значению температуры в кабине машиниста 2ТЭ10Д за время поездок в зимних условиях подсчитывалось общее количество тепла и теоретически необходимо для поддержания нужного температурного режима в зависимости от скорости движения тепловоза и температуры окружающей среды по следующей формуле
,    (i)

  где К - среднее значение коэффициента теплопередачи ограждения кабины, ккал/м²ч°С;
F - поверхность кабины машиниста, м²;
средняя температура воздуха внутри кабины (из опытных поездок),°C;
to- температура окружающей среды, °C.
Выбор расчетного коэффициента теплопередачи производился, исходя из следующих соображений.
В настоящее время его средняя величина известна по результатам экспериментальных исследований ЦНИИ мПС и для стенок кабины машиниста тепловоза 2ТЭ10Л равна 1,96 ккал/м²ч°С. Расчетный коэффициент теплопередачи несколько меньше опытного и составляет 1,74 ккал/м²ч°С, а при скорости движения 60 км/час равен 2,26 ккал/м²ч°С.
На основании вышеизложенного, нами была получена завися мость среднего коэффициента теплопередачи существующей конструкции ограждения кабины 2ТЭ10Д от скорости движения тепловоза (рис. 5). При этом коэффициент теплопередачи изменялся от 1,74 ккал/м²ч°С при 1/ = 0 км/ч до 2,47 ккал/м²ч°С при 17 = 100 км/ч.
Таким образом, изложенные положения и полученные опытные данные по температурному режиму в кабине дадут возможность подсчитать ориентировочное количество тепла, уходящее в окружающую среду при эксплуатации тепловозов в зимних условиях, а также теоретически необходимого для поддержания температуры в кабине на уровне санитарных норм (16-18°С).