При исследованиях теплотехнических качеств пассажирских вагонов определяют следующие параметры: средний коэффициент теплопередачи ограждений кузова; герметичность кузова; температурно-влажностный режим в кузове; теплотехнические характеристики; надежность отдельных систем и агрегатов.
Коэффициент теплопередачи ограждений определяют в стационарных условиях в закрытом помещении. Наиболее удобно эти испытания проводить в специально оборудованных «климатических» камерах, где можно создать заданные температурные и Другие условия, в том числе обдувание вагона воздушным потоком, имитирующим движение поезда с необходимой скоростью. В отдельных случаях эти испытания при благоприятных атмосферных условиях можно проводить и под открытым небом. Средним коэффициентом теплопередачи ограждающих конструкций вагона называют количество тепла, проходящее в среднем через 1 м2 поверхности (пола, стен, крыши, окон и т. д.) вагона за 1 ч при разности температур воздуха внутри и снаружи вагона, равной 1°С. Для определения среднего коэффициента теплопередачи воздух внутри вагона нагревают электропечами до установления постоянного перепада (разности) температур воздуха внутри и снаружи вагона. За начало постоянного перепада температур принимают тот момент, при котором достигнутое максимальное значение перепада стабильно продержится не менее 4 ч.
Мощность электропечей, устанавливаемых в вагоне, выбирают по данным расчета в зависимости от типа и размеров вагона, предполагаемого значения коэффициента теплопередачи и требуемого перепада температур воздуха снаружи и внутри вагона. В практике отечественного вагоностроения принято проводить такие испытания при обеспечении перепада температур внутри и снаружи вагона не менее 25° С.
Температуру воздуха внутри и снаружи вагона измеряют дистанционными термометрами при использовании термостанции, располагаемой вне вагона. Расход электроэнергии на обогрев внутреннего объема вагона измеряют электросчетчиками. Термометры внутри вагона устанавливают обычно на трех уровнях
по высоте и в нескольких сечениях по его длине, примерно через каждые 5 м. Для измерения температуры наружного воздуха устанавливают по одному-двум термометрам около середины внешних поверхностей боковых и торцовых стен, пола и крыши на расстоянии ~200 мм. После достижения постоянного перепада температур снаружи и внутри вагона проводят цикл измерений в течение расчетного периода. Для обеспечения достоверности результатов испытаний продолжительность их расчетного периода принимают равной не менее 8 ч для закрытых помещений и 18 ч—для открытого воздуха.
Коэффициент теплопередачи, определяемый по средним результатам испытаний,
К _ ЮРО»7 ґт (/в К)
где IV — расход электроэнергии на нагрев воздуха внутри вагона, кВт-ч; р—среднее геометрическое значение внутренней и наружной поверхностей вагона, м2; т — продолжительность расчетного периода испытаний, ч; р и — средняя температура соответственно внутри и снаружи вагона, ° С.
Полученный коэффициент теплопередачи сопоставляют с требуемыми значениями, установленными стандартами и технической документацией.
Данная методика испытаний позволяет определить статиче-кий коэффициент теплопередачи, при котором воздухообмен внутреннего помещения вагона и окружающей среды через неплотности незначителен. Однако в реальных условиях эксплуатации условия теплообмена вагона и окружающей среды изменяются, причем влияние воздухообмена на тепловые потери вагона оказывается весьма существенным. Исследования ВНИИВ показали, что коэффициент теплопередачи пассажирских вагонов зависит от скорости их движения, т. е.
/Сдв = /С(1+Сц),
где /сдв — коэффициент теплопередачи в условиях движения со скоростью V, К — статический коэффициент теплопередачи; С — коэффициент пропорциональности; С = 0,003н-0,007 — в зависимости от степени герметичности кузова; у — скорость движения, км/ч.
Герметичность конструкции кузова вагона наиболее правильно определять, измеряя воздухообмен внутреннего объема вагона и окружающей среды. Однако из-за методических трудностей обычно используют косвенный метод оценки, определяя подпор воздуха во внутренних помещениях при работающей системе приточной вентиляции. Подпором воздуха называют избыточное давление относительно окружающей среды при работе системы приточной вентиляции. Подпор принято обозначить символом Ар
и измерять в Паскалях или в мм вод. ст. (1 Па ^ 0,1 мм вод. ст.). Методика определения подпора воздуха в пассажирских вагонах регламентирована отраслевыми руководящими материалами.
Перед испытаниями выполняют следующие подготовительные работы: проверяют исправность системы вентиляции и ее соответствие паспортным данным; контролируют исправность всех дверей, окон, дефлекторов, люков и т. д. Двери, окна и другие устройства, через которые происходит сообщение воздуха внутри вагона с окружающей средой, после проверки плотно закрывают.. Избыточное давление (или разрежение) внутри вагона измеряют мембранным микроманометром, например тягонапоромером ТНМ-П1 (модель 2007). В стационарных условиях можно использовать жидкостные микроманометры. Во время испытаний оператор с прибором находится внутри исследуемого вагона. Измерения выполняют при режимах работы системы вентиляции, установленных программой испытаний. Замеры проводят на стоянке и при движении вагона с различными скоростями — вплоть до конструкционной скорости (измерения при скорости 120 км/ч обязательны). Значение подпора при каждом режиме испытаний рассчитывают как среднее арифметическое полученных результатов. Для обеспечения необходимой статистической достоверности опытных данных количество измерений при каждом режиме не должно быть менее 10.
Экспериментальное определение температурно-влажностного режима среды внутри пассажирского вагона является одним из способов проверки теплотехнических и климатических комфортных условий проезда пассажиров. С этой целью измеряют температуру, влажность и скорость движения воздуха в определенных точках помещений вагона в различных зонах по их длине, ширине и высоте.
Параметры температурно-влажностного режима в вагоне следующие: температура воздуха в пассажирских и служебных помещениях; разность температур воздуха в помещениях по высоте и длине вагона; температура подаваемого в вагон воздуха на выходе из вентиляционных выпусков; температура внутренних поверхностей ограждений помещений вагона; температура поверхности кожухов отопительных приборов; относительная влажность воздуха в вагоне; скорость движения воздуха в пассажирском помещении.
Температуру воздуха, как правило, измеряют в трех сечениях по длине вагона и на трех уровнях по высоте в каждом сечении (100, 1000 и 1700 мм от пола). Относительную влажность воздуха измеряют во всех сечениях в их средней зоне по высоте. Температуру измеряют термометрами сопротивления (терморезисторами и термисторами), а влажность — аспирационными психрометрами (психрометрами Ассмана) или гигрометрами. Для регистрации показаний термометров сопротивления применяют термостанции или электронные автоматические мосты. Скорости движения
воздуха измеряют непосредственно анемометрами или по динамическому давлению (напору) при помощи микроманометров. Количество и расположение точек измерения, а также последовательность измерений температуры, скорости и влажности воздуха устанавливают в программе испытаний. На основании результатов испытаний оценивают общую эффективность систем обогрева и охлаждения воздуха и проверяют обеспеченность в вагоне заданных в технической документации температурно-комфортных условий.
В комплекс теплотехнических испытаний пассажирского вагона входят работы по исследованию и определению теплотехнических характеристик и режимов работы его отдельных систем и агрегатов оборудования. Такие работы включают определение следующих параметров: производительности системы вентиляции при различных условиях и режимах ее работы по скорости воздушного потока в воздуховоде; теплопроизводительности калорифера измерением температуры воздуха до и после калорифера; теплопроизводительности водяного отопления измерением температуры воды в характерных точках разводящей системы труб, температуры воздуха вблизи труб и расхода воды; теплопроизводительности электрического отопления замером расхода электроэнергии; холодопроизводительности холодильной установки измерением температуры воздуха до и после ее испарителя или замером параметров хладагента (температуры и давления) в характерных точках системы; скорости и точности регулирования автоматическими устройствами теплового режима в вагоне.
Описанные разновидности теплотехнических испытаний характерны также для вагонов городского рельсового транспорта, рефрижераторного подвижного состава и некоторых специализированных грузовых вагонов.
⇐Прочностные и ходовые испытания | Вагоны | Тормозные н тягово-энергетические испытания⇒