Расчет технико-экономических показателей проектного тепловоза. Расчет параметров тягового редуктора. Длительный вращающий момент ТЭД

Исходные данные

1. Расчет технико-экономических показателей       

    Проектного тепловоза

1.1 Расчет параметров тягового редуктора

Передаточное число представляет собой отношение крут0ящего момента на ободе колеса к моменту на валу ТЭД, определяемое при длительном режиме работы колесно-моторного блока по формуле:

                                               ,                           (1)

где  n_gmax – максимально допустимая частота вращения якоря 

                 ТЭД,  n_gmax =2200 об/мин,

       D_к – диаметр колеса, D_к= 1,25м,

       V_к – конструкционная скорость, V_к =120км/ч..

Окончательное значение передаточного числа устанавливается с учетом принятой длины централи

                                               ,                                    (2)                  

где А – длина централи, А=468,8 мм;

      m – модуль зубчатого зацепления, m=10;

      z₁, z₂ – числа зубьев ведущей и ведомой шестерен.

определим z₁, z₂ решая соответственно систему уравнений.

                                               ;                                         (3)                      

                                               ;                                                 (4)                       

_;

После решения уравнений принимаем, .

.

Учитывая, что КМБ имеет габаритные ограничения, следует проверить возможность размещения в нижней части габарита ПС ведомого зубчатого колеса с кожухом по формуле

                                               ,                                    (5)      

где С – расстояние от торца зубьев ведомого колеса до нижней  

             поверхности кожуха, С=18 мм;

       d₂ – диаметр делительной окружности ведомого колеса, мм

                                                                                                 (6)              

                                                     ;

т.к. условие, , выполняется, то поэтому оставляем количество зубьев  прежним.

1.2 Расчет электротяговых характеристик колесно-  

      -моторного блока.

Определяем длительную мощность генератора

,                                                       (7)

где  эффективная мощность дизеля, кВт;

        КПД генератора, ;

        коэффициент учитывающий затраты мощности на                 

                  вспомогательные нужды, определим из выражения:

                                                                                 (8)              

гдемощность, затрачиваемая на привод вспомагатель-

агрегатов, кВт и составляет 8 -10% от эффективной  мощности

Определяем длительные параметры тягового генератора по формуле

                                              (9)

где максимальное напряжение генератора, В;

       относительное значение максимального напряжения.

Для определения  находим относительные значения максимальной скорости движения тепловоза, при которой используется полная мощность дизеля,

                                                  (10)

где максимальная скорость движения;

       длительная скорость.

После определения  по универсальной характеристике ТЭД, для максимального значения ослабления поля находим значение  при котором используется полная мощность дизеля. Для полученного значения  по универсальной характеристике генератора определяем =1,83. Для определения длительного значения напряжения генератора полученное значение  подставляем в формулу (9).

Длительный ток генератора, А.

                                              (11)

Находим длительную мощность ТЭД, кВт,

                                                        (12)

где  количество тяговых электродвигателей.

Длительная сила тяги одного КМБ, кН,

,                                             (13)

где  КПД электродвигателя при длительном режиме и равного .

Длительный вращающий момент ТЭД, ,

,                                                 (14)

где  КПД зубчатой передачи тягового редуктора равного, .

Длительная частота вращения двигателя, ,

                                                  (15)

Длительное значение тока нагрузки ТЭД при параллельном соединении ТЭД

                                                                                                          (16)

.

Рисунок 1.1 – Электротяговые характеристики КБМ  тепловоза

1.3 Расчет тяговой характеристики тепловоза

Тяговой характеристикой тепловоза называют графическую зависимость касательной силы тяги от скорости движения при заданной мощности силовой установки.

Тяговую характеристику тепловоза с электрической передачей мощности от силовой установки к движущим колесам рассчитаем с использованием электротяговых характеристик КМБ.

Для этого задаемся рядом значений тока нагрузки и по кривым  определяем значение касательной силы тяги и скорости движения, соответствующие принятому значению тока нагрузки. Расчет производим для всех трех режимов работы ТЭД.

Суммарное значение касательной силы тяги тепловоза определяем с учетом числа ТЭД , создающего тяговое усилие тепловоза,

                                                     (17)

Для определения скорости перехода ПП на ОП1 и ОП2 воспользуемся соотношениями

                                            (18)

V_пр^ПП-ОП1=43,5×=45,8 км/ч;

V_пр^ОП1-ОП2=58,5×=61,4 км/ч.

Обратный переход ослабления поля  происходит при скорости движения на меньше, чем при прямом переходе ослабления поля.

Расчет тяговой характеристики проектного тепловоза сведем в таблицу 2.

По результатам расчета строим характеристику проектного тепловоза рисунок 2. На тяговую характеристику наносим ограничение силы тяги по длительному току и по сцеплению.

Таблица 2 Тяговая характеристика тепловоза.

Для наложения на тяговую характеристику ограничения по сцеплению воспользуемся основным законом локомотивной тяги .

Определяем силу сцепления колеса с рельсом, кН;

                                                   (19)

где сцепной вес локомотива,

       расчетный коэффициент сцепления, кН.

                                          (20)

Силу сцепления колеса с рельсом вычислим для скоростей движения: 0, 5, 10, 15, 20 км/ч. Результаты расчетов сведем в таблицу 3.

Таблица 3 Определение кривой ограничения по сцеплению.

      Рисунок 1.2 – Тяговая характеристика тепловоза

1.4 Расчет и построение экономических характеристик

  Определим КПД по формуле

                                                   h_т=,                                                  ( 23)

  где Р_к – касательная мощность тепловоза, кВт;

                    В_ч – часовой расход топлива, кг/ч;

                   Q_р^н – удельная теплота сгорания топлива, кДж/кг; Q_р^н=42745 кДж/кг.

                                                 Р_к=;                                                           (24)

Часовой расход определим по формуле

                                                       В_ч=g×N_e;                                                                                         (25)

 где g_е – удельный расход топлива, кг/кВт×ч, g_е=0,21 кг/кВт×ч

В_ч=0,21×2200=462 кг/час.

КПД передачи

                                        .                                                                (26)

Результаты расчетов сводим в таблицу 4 и по ним строим экономические характеристики (рисунок 3).

Таблица 4 - Результаты расчетов экономических характеристики

По данным таблицы 4 построим график зависимость экономических