Расчет и проектирование технико-экономических характеристик тепловоза. Расчет параметров тягового редуктора

1 Расчет и проектирование технико-экономических характеристик тепловоза

1.1 Расчет параметров тягового редуктора

Передаточное число представляет собой отношение крутящего момента на ободе колеса к моменту на валу тягового электродвигателя (ТЭД), определяемое при длительном режиме работы колесно-моторного блока (КМБ)

                                         (1)

где n_gmax – максимально допустимая частота вращения якоря ТЭД,

n_gmax =2300 об/мин [1];

D_к – диаметр колеса, D_к =1,05 м (по тепловозу образцу);

V_кон – конструкционная скорость, V_кон =105 км/ч (из задания).

Окончательное значение передаточного числа устанавливается с учетом принятой длины централи

                                          (2)

где А – длина централи, А = 468,8 мм [1];

m – модуль зубчатого зацепления, m=10 [1];

z₁, z₂ – числа зубьев ведущей и ведомой шестерен.

Определяем z₁, z₂ решая систему уравнений

                                           (3)

                                                        (4)

После решения уравнений получим, z₁ = 18, z₂ = 76.

Окончательно устанавливаем передаточное число, используя формулу (4)

Определив i2 уточняем из формулы (1) значение максимально допустимой частоты вращения якоря ТЭД

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

                                        (5)

где С – расстояние от торца зубьев ведомого колеса до нижней поверхности кожуха, С=21 мм [1];

d₂ – диаметр делительной окружности ведомого колеса, мм

                                                  (6)

Т.о. условие, D ≥ 120÷130 , выполняется, поэтому оставляем количество зубьев z₂ прежним.

1.2 Расчет электромеханических и электротяговых характеристик

колесо-моторного блока

Находим длительную мощность генератора по формуле

                                            (7)

где N_e – эффективная мощность дизеля, N_e =2300 кВт (по заданию);

η_г – КПД генератора, η_г=0,96 [1];

β_всп – коэффициент учитывающий затраты мощности на вспомогательные нужды

                                         (8)

где SN_всп – мощность, затрачиваемая на привод вспомогательных агрегатов, SN_всп = 0,1N_e кВт [1].

Определим длительные параметры тягового генератора по формуле

                                              (9)

где U_гmax – максимальное напряжение генератора, U_гmax =950В [1];

 – относительное значение максимального напряжения, В.

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

                                             (10)

где V_max – максимальная скорость движения, равная конструкционной, км/ч;

         V_¥ – длительная скорость, V_¥ =29 км/ч (по заданию).

По универсальной характеристике ТЭД [1, рисунок 2] определяем для значения , значение , 1,4.Зная  определим по универсальной характеристике генератора [1, рисунок 1] значение ,

Длительный ток генератора определяем по формуле

                                           (1311)

,

Определяем длительную мощность ТЭД.

                                              (1412)

где К – количество ТЭД, К=6;

,

Длительная сила тяги одного КМБ

                                       (1513)

где h_g – КПД электродвигателя при длительном режиме, h_g = 0,915 [1].

Длительный вращающий момент ТЭД

                                         (14)16)

где h_зп – КПД зубчатой передачи тягового редуктора, h_зп=0,975 [1].

,Длительная частота вращения ТЭД

                                        (1715)

,

Длительное значение тока нагрузки ТЭД при параллельном соединении

                                               (1816)

,

Расчет электротяговых характеристик КМБ тепловоза сведем в таблицу 1.

Значения силы тяги КМБ определяем из выражения

,                                     (1917)

Скорость движения тепловоза, определяем по формуле

,                                   (2018)

Таблица 1 – Расчетные значения электромеханических и электротяговых характеристик

По результаты расчета на рисунке 1 построены электротяговые характеристики КБМ тепловоза.

1.3 Расчет тяговой характеристики тепловоза

    1.3 Расчет тяговой характеристики тепловоза

Суммарное значение касательной силы тяги тепловоза определяется с учетом числа ТЭД, создающих тяговое усилие тепловоза

                                               (2119)

29,8178,8Для определения скорости перехода с ПП на ОП1 и ОП2 следует воспользоваться соотношением

                                   (2220)

где  – скорость перехода тепловоза-образца, ,

, ,  [2];

,  – передаточные числа, соответственно тепловоза-образца и проектного тепловоза,  [2].

(23)

.                                                                                                                                      (24)

Расчет тяговой характеристики проектного тепловоза сведем в таблицу 2.

Таблица 2 – Результаты расчета тяговой характеристики и

Определим силу сцепления колес с рельсами

                                              (2521)

где Р_сц – сцепной вес тепловоза, кН;

y_к – расчетный коэффициент сцепления.

                                              (22)

где 2П – нагрузка на ось, 2П=225 кН.

                                       (23)

где V – скорость движения локомотива от 0 до 20 км/ч.

Результаты расчетов сводим в таблицу 3

Таблица 3 – Определение кривой ограничения по сцеплению

По результатам расчетов приведенных в таблицах 2 и 3 на рисунке