Расчет экипажной части проектного тепловоза

4. Расчет экипажной части проектного тепловоза

4.1 Расчет сил, действующих в тяговом приводе при реализации сил тяги

Исходные данные:

Осевая сила тяги при трогании:

- коэффициент сцепления колеса с рельсом

Характеристики тягового зубчатого редуктора (ТЗР)

 - передаточное отношение;

 - диаметр делительный окружности шестерни;

 - централь.

Расчет сил, действующих в колесно-редукторном блоке тягового привода.

Рис. 4.1.1 Силы действующие на КРБ

Момент на колесной паре:

Момент на валу ТЭД:

Реактивный момент на статоре ТЭД:

 - сила в зацеплении действующая на большое зубчатое колесо;

 - сила в зацеплении действующая на шестерню.

1. Перенесем в точку  две силы . Пара сил  на плече  образует вращающий момент на колесной паре.

2. Перенесем в точку  две силы . Пара сил  на плече  образует момент сопротивления вращению шестерни.

3. Пара сил  и  образуют на плече

Момент,  который стремится повернуть остов ТЭД в направлении противоположном направлению вращения колесной пары.

где  - база подвешивания тягового зубчатого редуктора

Рис. 4.1.2 Силы и моменты, действующие на КРБ

4.2 Расчет статического коэффициента использования сцепного веса тепловоза

Статический коэффициент использования сцепного веса зависит от конструкции экипажной части.

Для тепловоза с одноступенчатым, сбалансированным рессорным подвешиванием и тяговым приводом второго класса:

1.  На каждую ось от колесно-редукторного блока действует сила DР – изменение необрессоренной нагрузки на колесную пару. Такая же по величине, но противоположная по направлению сила действует на реактивную подвеску тягового зубчатого редуктора к раме тележки.

Схема сил, действующих при движении тепловоза

Рис. 4.2.1

2.  Момент на надрессорном строении локомотива

а) момент от сил в реактивных подвесках тягового зубчатого редуктора:

б) момент от силы тяги на автосцепке:

где F_c – сила реакции от состава, кН

  

в) результирующий момент:

 

 

3. Изменение обрессоренной нагрузки на тележки

Заменяем результирующий момент М парой сил DР_т:

  

4. Изменение обрессоренной нагрузки на оси колесных пар

Т.к. в рессорном подвешивании имеется балансир, то считаем, что измененная обрессоренная нагрузка тележек передается на сои колесных пар равномерно, тогда:

  

5. Фактические нагрузки на оси колесных пар:

Схема фактических нагрузок на оси колесных пар

Рис. 4.2.2

 

 

Проверка:         

 

6. Статический коэффициент использования веса локомотива:

 

где К_РМО – коэффициент, учитывающий установку между кузовом и тележками резинометаллических опор,

4.3 Геометрическое вписывание тепловоза в кривую заданного радиуса.

Рис.4.3.1 Зазор между гребнями колес и внутренними гранями головок рельса

Уширение рельсовой колеи в кривых:

Если радиус кривой  то

Если радиус кривой  то

Если радиус кривой  то

Суммарный рельсовый зазор:

Построение параболической диаграммы.

При построении диаграммы изображают внутренние грани головок рельса, а расстояние между ними принимают равным рельсовому зазору.

Масштабы:

- по оси х : ;

- по оси у :

Рис.4.3.2 Параболические кривые вписывания

 - координата наружного рельса;

 - координата внутреннего рельса;

Таблица 4.3.1

x, мм	10	20	30	40	50	60	70	80	90
ун, мм	2,6	10,5	23,7	42,1	65,8	94,7	128,9	168,4	213,2
ув, мм	17,1	25	38,2	56,6	80,3	109,2	143,4	182,9	227,7

Вписывание в кривую.

Экипаж локомотива изображается с уменьшением линейных размеров, то есть в масштабе  и .

На диаграмме тележка изображается одной прямой линией представляющей горизонтальный след совмещения плоскостей наружных граней гребней колеса.

   

Если тепловоз не проходит кривую заданного радиуса, тот необходимо определить значение требуемого свободного поперечного разбега средних осей в тележках:

   

5. Технические характеристики спроектированного тепловоза

5.1 РАСЧЕТ И АНАЛИЗ УДЕЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОВОЗА

Удельные параметры проектного тепловоза

Таблица 5.1.1

№ п/п	Параметры	Тепловоз ТЭ-121	Проектный тепловоз
1	Удельная масса , кг/кВт	51,02	52,3
2	Служебная масса  ,Т	150	149
3	Мощность , кВт	2942	2802
4	Касательная мощность  ,кВт	2206,5	2101,5
5	Осевая мощность , кВт	490	467
6	Касательная сила тяги ,кН	294	291
7	, Н/кВт	100	104
8	Расчетная скорость ,км/ч	27	26
9	Осевая сила тяги , кН/ось	49	48,5
10	Коэффициент тяги	0,2	0,199
11	Статический коэффициент использования сцепного веса,	0,92	0,92
12	Коэффициент полезного использования мощности дизеля для тяги,	0,75	0,75
13	Коэффициент отбора мощности на привод вспомогательного оборудования,	--------	0,096
14	К. п. д. тепловоза на номинальном режиме:	0,302 0,403	0,302 0,403

 5.2 РАСЧЕТ И АНАЛИЗ ТЯГОВОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОВОЗА

1. Сила тяги по сцеплению:

  ,  кН    (5.1)

где  - расчетный коэффициент сцепления колес локомотива с рельсами

а) Серийный тепловоз:

   (5.2)

б) Прототип:

    (5.3)

Значения силы тяги при ограничении по сцеплению.

Таблица 5.2.1