Расчет параметров зубчатой передачи. Определение диаметров якоря и коллектора. Расчет обмотки якоря

I.   

II.  Расчет параметров зубчатой передачи

1.1.   Передаточное отношение тяговой зубчатой передачи

μ= Dz/dz=Z/z ,                                                                      (1.1.)

где Dz и dz- диаметры делительных окружностей зубчатого колеса и шестерни, мм;

Z и z – числа их зубьев соответственно.

Желательно иметь μ возможно большим, так как при этом будет наибольшая частота вращения якоря, наименьший вращающий момент и, следовательно, оптимальные размеры и минимальная масса двигателя.

1.2. Диаметр делительной окружности зубчатого колеса, мм

Dz =Dб-2(b+      ),                                                               (1.2.)

Где Dб- диаметр бандажа колеса электровоза по кругу катания, мм;

b≥120мм- зазор между кожухом зубчатой передачи и головкой рельса;

       = 20…25 мм- расстояние от делительной окружности зубчатого колеса до наружной поверхности кожуха редуктора

Dz=1250-2(120+20)=970мм

1.3. максимально возможное передаточное отношение передачи из условий прочности конца вала и тела шестерни

           μmax= ξ√Uн *D³z / Pн΄*Dб,                                               (1.3.)

где Pн΄- номинальная мощность ТД, отнесенная к концу вала (при двусторонней передаче Pн΄= Pн/ 2), кВт;

Uн- номинальная скорость движения электровоза км /ч;

 ξ=15- при двусторонней передаче;

В выражении (1.3) Dz и Dб в метрах.

μmax=15√49*0,97³/ 375*1,25=4,63

при номинальном вращающем моменте Мн >400кгм обычно используется двусторонняя передача.

1.4. Номинальный вращающий момент ТД , кгм

Мн = 974 *(Pн/nн),                                                                       (1.4.)

где Pн- номинальная мощность двигателя, кВт;

nн- номинальная частота вращения якоря ТД, об/мин.

Мн = 974*(750 / 1035,23)=705,64 кгм

1.5. Номинальная частота вращения якоря, об/ мин.

nн=5,3 (µ/Dб)Uн                                                                     (1.5.)

nн= 5,3(4,63 / 1,25)*49=1035,23  об/мин

При односторонней передаче зубчатые колеса выполняют прямозубыми , а при двусторонней- косозубыми.

Нормальный модуль зубчатой передачи mn определяется из графика, приведенного на рис. 1.1.

В соответствии с ГОСТ 9563-60 модуль передачи выражается только в целых числах, мм.

mn  = 13мм.

1.6. Торцевой модуль передачи

ms  = mn /cos φ,                                                                             (1.6.)

 где φ =24˚37΄́ 12˝- угол наклона зубьев тяговых передач современных электровозов отечественного производства

(cos φ = 0,9101).

ms  =13/0,9101=14,28= 14,3

1.7. Число зубьев зубчатого колеса

Z=Dz / ms                                                                                     (1.7.)

Z=970 / 14,3=67,54

При получении дробного числа зубьев его округляют до ближайшего меньшего целого числа Zпр

Zпр=67

1.8. Принятый диаметр делительной окружности зубчатого колеса, мм

Dzпр= Zпр* ms,                                                                           (1.8.)

где Zпр – принятое (округленное) число зубьев зубчатого колеса

Dzпр=67*14,3=957 мм

1.9. Число зубьев шестерни

z = Zпр / μmax.                                                                           (1.9.)

z= 67/4,63=13,24

При получении дробного числа зубьев его округляют до ближайшего большего целого числа zпр

zпр= 14

Согласно рекомендации, число зубьев шестерни из условий прочности зуба у основания должно быть при прямозубой передаче z≥16…17, а при косозубой  z≥12…14.

1.10. Диаметр делительной окружности шестерни, мм

dzпр = zпр* ms                                                                               (1.10.)

dzпр =14*14,3=199,9 мм

1.11. Принятое передаточное отношение зубчатой передачи

µпр=Zпр /zпр.                                                                              (1.11.)

µпр=67/14=4,78

1.12. Централь передачи- расстояние между осью колесной пары и осью вала ТД- при опорно-осевом подвешивании

Ц= ms/2*(Zпр+zпр)+0,5*mn,                                                     (1.12.)

Где 0,5*mn- величина обычно применяемой коррекции зацепления (для зубчатого колеса ξк =0, а для шестерни ξк = +0,5 ).

Ц=14,3/2*(67+14)+6,5=585,007

II.Определение диаметров якоря и коллектора.

2.1. Централь машины должна быть увязана с диаметром якоря, который предварительно может быть намечен по формуле, мм: Dа=Kа√Pн / nн,                                                                      (2.1.)

где  Ка= 650…750, для двигателей класса изоляции В;

        Ка= 600…675, для двигателей с изоляцией класса F.

Dа=725√750 / 1035,2=651,14 мм

2.2. Так как прочность деталей якоря нарушается под действием центробежной силы, необходимо оценить выбранное значение Dа по допустимой максимальной скорости якоря, м / с.

Vаmax= π * Dа*nmax / 60≤65…70 м/с,                                        (2.2.)

Vаmax= 3,14* 0,651* 2112,715 / 60= 70,09 м/с

В выражении (2.2.)

nmax= nн(Vmax / Vн),                                                                (2.3.)

nmax=1035,23*(100 / 49)=2112,715 об/мин

2.3. Соотношение между Dа и Ц имеет довольно стабильный характер. Поэтому централь можно определить и по формуле:

Ц= Dа / Кц,                                                                                    (2.4.)

где Кц- коэффициент централи, который для ТД восьмигранного очертания с числом главных полюсов 2р =4 составляет 1,01…1,16, для двигателей с круглым остовом с 2р =6- 1,03…1,22

Ц=651,14 / 1,03=632,2

Значение централи, полученное по формуле (1.9.), нужно сравнить со значением, полученным из выражения (2.4.), после чего окончательно установить значения Zпр, zпр, Dа и Ц.

Желательно, чтобы выбранный диаметр якоря соответствовал стандартному размеру (который обеспечивает минимум отходов при раскрое типового листа стали):

368; 423; 560; 660; 740; 850; 990 мм.

2.4. Диаметр коллектора, мм

Dк=К*tк / π ,                                                                            (2.5.)

где К – число коллекторных пластин;

      tк – коллекторное деление в мм.

Dк=366,66*5 / 3,14=583,86 мм

Коллекторное деление по технологическим соображениям

tк≥4 мм= 5мм

2.5. Число коллекторных пластин рассчитывается по формуле

К= (2p*Uн) / еср,                                                                   (2.6.)

где Uн – напряжение на зажимах ТД;

       2р – число полюсов;

      еср – среднее межламельное напряжение.

Число полюсов выбирается в соответствии с рекомендациями, приведенными в [2,с.23]

Среднее межламельное напряжение:

- для ТД постоянного тока с компенсационной обмоткой еср≤19…20В.

2.6. Найденные значения диаметров якоря и коллектора должны находиться в соотношении

Dк / Dа=0,75…0,9,                                                                     (2.7.)

583,86 / 651,14=0,89

III. Расчет обмотки якоря.