Определение реакций тягового привода на движущую колесную пару и на раму тележки
Содержание
1. Спрямление и приведение профиля пути
2. Определение силы тяги электровоза
3. Выбор серии электровоза для заданного участка пути
4. Составление схемы расположения оборудования электровоза
5. Составляющие принципиальной силовой схемы секций
6. Составление принципиальной схемы вспомогательной цепи
7. Составление схем вентиляции электровоза
8. Составление схем рессорного подвешивания и определение основных
динамических параметров электровоза
9. Геометрический расчёт тяговой зубчатой передачи
9.1 Методика расчёта
9.2 Пример расчета
10. Определение реакций тягового привода на движущую колесную пару
и на раму тележки
10.1 Методика расчета
10.2 Пример расчета
11. Расчет резино-металического амортизатора подвески тягового
двигателя
11.1 Методика расчета
11.2 Пример расчета
12. Определение динамических нагрузок элементов тяговой передачи
12.1 Методика расчета
12.2 Пример расчета
13. Оформление курсовой работы
Литература
Введение
Перед выполнением курсовой работы студент должен освоить
основные принципы работы электровоза, иметь представление об основных узлах его
энергетического оборудования (электрической и электрической передач, тягового
электрооборудования), ознакомиться с основными узлами экипажной части.
Целью курсовой работы является закрепление полученных знаний
на примере выбора и расстановки основного и вспомогательного оборудования на
заданном электровозе с определением его габаритных характеристик и
распределения нагрузки на движущиеся колёса.
Для уяснения взаимодействия отдельных узлов электровоза
составляется схема основного силового и вспомогательного оборудования.
Взаимодействие тяговых электрических машин (тягового трансформатора,
выпрямительной установки, тяговых электродвигателей) студент рассматривает на
примере силовой электрической схемы, составленной в соответствии с заданной
серии электровоза.
Для закрепления знаний по устройству экипажной части студент
должен привести кинематическую схему тягового привода электровоза, которая
позволит выяснить механизм передачи тягового момента от тягового
электродвигателя (ТЭД) к колёсным парам. Прилагается эскиз колёсно-моторного
блока с двухсторонней зубчатой передачей.
Способ передачи вертикальных и тяговых нагрузок в экипажной
части рассматривается студентом при вычерчивании схемы рессорного подвешивания.
Курсовая работа № 2 состоит из расчётно-пояснительной записки
и графической части и включает в себя следующие разделы:
1.
Спрямление
и приведение профиля пути
2.
Определение
силы тяги электровоза
3.
Выбор
серии электровоза для заданного участка пути.
4.
Составление
схемы расположения оборудования электровоза
5.
Составление
принципиальной силовой схемы секций
6.
Составление
принципиальной схемы вспомогательной цепи
7.
Составление
схем вентиляции электровоза
8.
Составление
схем рессорного подвешивания и определение основных динамических параметров
электровоза
9.
Геометрический
расчёт тяговой зубчатой передачи
10.Определение реакций тягового привода на движущую колёсную пару и
на раму тележки
11.Расчёт резино-металлического амортизатора подвески тягового
двигателя
12.Определение динамических нагрузок элементов тяговой передачи
Исходные данные для выполнения работы студент выбирает в
соответствии с присвоенным ему учебным шифром по таблице П.1.
Следуя от номера шифра в таблице П.1 вверх по вертикали,
находят одну группу исходных данных, а по горизонтали влево - другую.
Правила оформления курсовой работы изложены в разделе 13
настоящих методических указаний.
электровоз колесо рама тележка
1.
Спрямление и приведение профиля пути
Для упрощения выполнения тяговых расчетов
реальный профиль участка предварительно обрабатывают путем его спрямления и
приведения [2, с.135-140; 215-217].
Спрямление называют замену нескольких
элементов профиля, близких по крутизне, одним эквивалентом:
(1.1)
где i1, i2,…, ik - уклоны спрямленных
элементов реального
профиля, %о;
S1, S2,., Sk - длины этих элементов,
м;
j - порядок номера
элемента;
k - общее их количество.
Допустимость спрямления нескольких
элементов проверяют по формуле:
(1.2)
где 
- длина j-ro элемента;
- абсолютная разность между уклонами j-ro элемента ij и
спрямленного i'c, %o:
(1.3)
При спрямлении профиля не допускаются объединения элементов
разного знака и спрямление элементов, на которых расположена станция, с
соседними.
Если условие (1.2) не выполняется,
необходимо выбрать другой вариант объедения элементов для спрямления.
Приведением профиля называют замену кривых
участков пути фиктивным уклоном ic", эквивалентным по сопротивлению движению.
Величина фиктивного уклона на спрямленном элементе профиля:
(1.4) или 
(1.5)
где Skpi и rkpi - длина и радиус i-й кривой в пределах спрямленного элемента соответственно, м; Sc - длина спрямленного элемента, м; 
- центральный угол кривой, град; р -
количество кривых на спрямленном элементе. Величина 
всегда положительна, так как кривизна
пути увеличивает сопротивление движению.
Окончательное значение уклона элемента спрямленного и
приведенного профиля
(1.6)
Величина ic'
может быть положительной (подъем) или отрицательной (спуск), величин ic" всегда положительна. Уклоны в %о
принято указывать с точностью до десятых. Результаты расчета сводят в табл.1.1,
в которой приведен пример спрямления и приведения трех элементов реального
профиля.
Спрямление и приведение профиля пути
|
Реальный
профиль пути
|
Кривые
|
Спрямлённый
профиль
|
Фиктивный
|
Спрямлённый
|
Проверка
|
|
Номер
|
Длина
|
Уклон
|
Радиус
|
Длина
|
Номер
|
Длина
|
Уклон
|
подъём от
|
и приведенный
|
возможности
|
|
элемента
|
Sj,
M
|
ij,
%o
|
Ri,
M или
|
SКР i
|
элемента
|
SC,
M
|
iC΄, %o
|
кривой
|
уклон
|
спрямления
|
|
|
|
угол αi,
|
|
|
|
|
iC΄΄, %o
|
iC=
iC΄+ iC΄΄, %o
|
для каждого
|
|
|
|
град
|
|
|
|
|
|
|
элемента
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(по 1.2)
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Sj≤
|
|
8
|
1000
|
+8
|
|
|
|
|
|
|
|
1000≤1250
|
|
9
|
500
|
+6
|
1200
|
500
|
|
2500
|
6,4
|
+0,6
|
7,0
|
500≤5000
|
|
10
|
1000
|
+5
|
|
|
|
|
|
|
|
1000≤1428
|
2.
Определение силы тяги электровоза
Расчётную
силу тяги состава в курсовой работе определяют исходя из условия движения
поезда с установившейся скоростью по расчетному подъему, с наибольшей по
сцеплению силой тяги. Существуют другие способы определения этой величины [1,
§.21; 2, с. 206-209; 3, с.284 - 286].
В качестве расчетного принимают затяжной подъем наибольшей
крутизны ip. Его находят на основании анализа подготовленного
(спрямленного п приведенного) профиля пути. Короткие подъемы, следующие за
площадкой или спуском, не являются расчетными даже если i>ip, так как они могут быть
преследованы за счет кинетической энергии поезда, накопленной при движении на
предыдущих элементах профиля. Правильный выбор расчетного подъема имеет большое
значение, поскольку его величина определяет максимальную массу поезда и,
следовательно, в совокупности с другими факторами - провозную способность
участка при: использовании электровоза определенной серии.
Расчётная сила тяги электровоза.
(2.1)
где 
- расчетная сила тяги электровоза, кН;,
- удельное основное сопротивление движению электровозов под током
при vp, Н/кН;
- удельное основное сопротивление движению вагонов при vp, Н/кН;
ip - расчетный подъем, %о., выбирается по
данным табл.1.1
Удельное основное сопротивление движению электровоза под током
независимо от серии можно определить по формуле, Н/кН [1, 2,3]:
(2.2)
где 
- скорость движения, км/ч.
Удельное основное сопротивление движению состава зависит от типа
вагонов и массы, приходящейся на ось вагона. В общем случае для состава,
сформированного из вагонов различных типов,
(2.3)
где 
- доля вагонов i-й группы (по массе) в составе: 
- удельное основное сопротивление движению i-й группы вагонов. Удельное основное сопротивление движению
грузовых вагонов основных типов определяют по следующим эмпирическим формулам,
Н/кН [1, 2, 3]: четырехосные груженые вагоны на подшипниках скольжения
(2.4)
четырехосные груженые вагоны на подшипниках качения
(2.5)
где 
- масса приходящаяся на ось вагона, т; 
- скорость, км/ч.
3. Выбор
серии электровоза для заданного участка пути
В таблице 3.1 приведены характеристики электровозов на
основании полученных расчётов необходимо выбрать серию электровоза для вашего
участка пути.
Таблица 3.1
|
Основные
параметры
|
Значение
параметров для электровозов переменного тока
|
|
ВЛ60К
|
ВЛ80К
|
ВЛ80Т
|
ВЛ82
|
ВЛ80Р
|
ЧС4
|
ЧС4Т
|
|
|
|
ВЛ80С
|
ВЛ82М
|
|
|
|
|
Год начала
выпуска
|
1962
|
1963
|
1962; 1980
|
1966; 1974
|
1979
|
1965
|
1973
|
|
Год окончания
выпуска
|
1966
|
1971
|
-
|
-
|
-
|
1976
|
-
|
|
Род службы
|
Грузовой
|
Грузовой
|
Грузовой
|
Грузовой
|
Грузовой
|
Пасса
|
Пасса
|
|
|
|
|
|
|
жирский
|
жирский
|
|
Напряжение в
|
|
|
|
|
|
|
|
|
контактной сети,
В
|
25000
|
25000
|
25000
|
25000 и
|
25000
|
25000
|
25000
|
|
|
|
|
3000
|
|
|
|
|
Осевая
характеристика
|
3О - 3О
|
2 (2О - 2О)
|
2 (2О - 2О)
|
2 (2О - 2О)
|
2 (2О - 2О)
|
3О - 3О
|
3О - 3О
|
138
|
184
|
184; 192
|
184; 200
|
192
|
123
|
126
|
|
Нагрузка от
колесной
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пары на рельсы,
кН
|
225
|
225
|
225; 235
|
225; 245
|
235
|
200
|
210
|
|
Мощность
часового
|
|
|
|
|
|
|
|
|
режима на валах
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тяговых
двигателей, кВт
|
4650
|
6320
|
6320; 6520
|
5600; 6040
|
6520
|
5100
|
5100
|
|
Сила тяги
часового
|
|
|
|
|
|
|
|
|
режима, кН
|
313
|
442
|
442
|
384/416
|
442
|
172
|
172
|
|
Скорость
часового
|
|
|
|
|
|
|
|
|
режима, км/ч
|
52
|
51,6
|
51,6
|
51
|
51,6
|
106
|
107,1
|
|
Скорость
|
|
|
|
|
|
|
|
|
конструкционная,
км/ч
|
100
|
110
|
110
|
110
|
110
|
160
|
180
|
|
Коэффициент
полезного
|
|
|
|
|
|
|
|
|
действия, %
|
84
|
84
|
84
|
84
|
84
|
87
|
87
|
|
Коэффициент
мощности
|
0,86
|
0,866
|
0,866
|
0,85; 0,866
|
0,866
|
0,82
|
-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
торможение
|
нет
|
нет
|
реостатное
|
реостатное
|
рекупераивное
|
нет
|
реостат ное
|
|
Длина
электровоза по
|
|
|
|
|
|
|
|
|
осям
автосцепки, мм
|
20800
|
32840
|
32840
|
32840
|
32840
|
19980
|
19980
|
|
Ширина кузова,
мм
|
3160
|
3160
|
3160
|
3160
|
3160
|
3200
|
3100
|
|
Высота
электровоза от
|
|
|
|
|
|
|
|
|
головки рельса
до рабо-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чей поверхности
полоза
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при опущенном
|
|
|
|
|
|
|
|
|
положении
|
|
|
|
|
|
|
|
|
токоприёмника,
мм
|
5100
|
5100
|
5100
|
5100
|
5100
|
5195
|
5150
|
|
Диаметр колёс
(новых),
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мм
|
1250
|
1250
|
1250
|
1250
|
1250
|
1250
|
1250
|
|
Тип тягового
|
|
|
|
|
|
|
|
|
электродвигателя
|
НБ-412К
|
НБ-418К6
|
НБ-418К6
|
НБ-420Б
|
НБ-418К6
|
AL444
|
AL444
|
|
|
|
|
НБ-407Б
|
НБ-418К6
|
2nП
|
2nП
|
|
Мощность
тягового
|
|
|
|
|
|
|
|
|
двигателя, кВт
|
775
|
790
|
790
|
700; 755
|
790
|
850
|
850
|
|
Напряжение на
|
1600
|
950
|
950
|
1500
|
950
|
800
|
800
|
4.
Составление схемы расположения оборудования электровоза
При составлении схемы расположения
оборудования студент должен руководствоваться технической литературой,
рекомендованной в табл.3.1
Можно пользоваться и другими источниками.
В начале составляется краткая
характеристика, отражающая основные технико-экономические, тяговые и
весогабаритные особенности.
Содержание схемы расположения оборудования
должно давать чёткое представление о главном и вспомогательном оборудовании,
исключая несущественные подробности. Если на одной проекции этого достичь не
удаётся, то приводится схема в двух проекциях.
Схема должна содержать нумерации агрегатов
и спецификацию к ним. При её составлении руководствоваться примерной схемой,
показанной на рис. 4.1.
К схеме необходимо дать краткое пояснение
работы отдельных узлов и агрегатов, подчёркивая их принципиальную особенность.
Пример. Примерное содержание
описания рассмотрим применительно к схеме, изображённой на рис. 4.1.
Разместить все необходимое оборудование на
электровозе в сравнительно небольшом объеме, ограниченном габаритом подвижного
состава, довольно сложно. Кроме того, оборудование должно быть расположено так,
чтобы бригада, обслуживающая электровоз имела сравнительно легкий доступ к
наиболее важным машинам, аппаратам и механизмам и прежде всего чтобы были
обеспечены безопасность и удобство обслуживания. Вес оборудования должен
равномерно распределяться между колесами локомотива.
При компоновке машин и аппаратов должен
быть обеспечен минимальный расход проводов, кабелей, воздуховодов,
трубопроводов и опорных конструкций для установки оборудования. Одно из
требований - обеспечение необходимых изоляционных расстояний: воздушных
промежутков от токоведущих частей оборудования и дугогасительных камер аппаратов
до заземленных предметов, а также расстояний между дугогасительными камерами
отдельных аппаратов.
Располагая электрические аппараты и
машины, стремятся защитить их от пыли, влаги и не допустить переброса
электрической дуги на заземленные части или аппараты. Расстановку оборудования
производят с учетом обеспечения безопасности обслуживающего персонала, создания
условий для хорошей видимости сигналов, пути и контактной подвески, снижения
шума. Кроме того, учитывают удобство монтажа и демонтажа оборудования во время
постройки и ремонта локомотива. Для этого оборудование объединяют в блоки:
высоковольтного оборудования (высоковольтная камера), тягового трансформатора,
низковольтных силовых аппаратов и т.д. Монтаж и демонтаж оборудования
осуществляют через специальные люки на крыше электровоза.
Расположение оборудования в высоковольтной
камере во многом зависит от схемы силовых цепей электровоза. В камере
устанавливают всю высоковольтную коммутационную и защитную аппаратуру,
располагают открытые токоведущие части. Высоковольтную камеру монтируют вне
электровоза, а затем устанавливают в кузов краном. На электровозах переменного
тока между машинными помещениями и высоковольтными камерами (обычно в средней
части кузова) расположено трансформаторное помещение, в котором часть тягового
трансформатора находится ниже пола кузова. Там же находятся разъединители
выпрямительных установок, реле перегрузки и некоторые другие аппараты.
В машинных помещениях электровоза
расположено следующее оборудование: вспомогательные машины, оборудование
радиостанции, локомотивной сигнализации, основное пневматическое оборудование.
Вспомогательные машины размещают так, чтобы можно было проверить состояние
коллекторов и щеток как при пуске, так и во время работы, проверить работу
компрессоров, вентиляторов и их подшипников.
Предусмотрен специальный люк для выхода
локомотивной бригады на крышу электровоза. На крышах электровозов монтируют
токоприёмники, крышевые разъединители, дроссели для подавления помех
радиоприёму, разрядники, тифоны, свистки, шины, соединяющие оборудование,
размещённое на крыше, главные воздушные резервуары, антенны радиостанции, а на
электровозах переменного тока ещё главные выключатели с разъединителями и
проходные изоляторы.
Путь и контактную сеть в тёмное время
суток освещают лобовыми прожекторами, установленными на крыше с обоих концов
кузова. Внутри прожекторов укреплены отражатели света и лампы. Лампы могут
гореть либо полным, либо тусклым светом, для этого последовательно с ними
включают резистор или отключают его. Рядом с лобовыми прожекторами находятся
звуковые сигналы: тифон и свисток.
Кроме прожекторов, на лобовых стенках
электровозов устанавливают по два сигнальных буферных фонаря. В зависимости от
условий движения эти фонари могут иметь прозрачное или цветные красные стекла.
На электровозах некоторых серий каждый буферный фонарь имеет два светильника:
один с прозрачным стеклом, другой - с красным. Тот или иной светильник машинист
включает, нажимая на кнопки пульта управления.
На буферных брусьях тележек или рамах кузова
в зависимости от способа передачи силы тяги устанавливают автосцепки.
При расположении аппаратуры в кабине
машиниста основное внимание уделяют компоновке, обеспечивающей для локомотивной
бригады максимальное удобство при пользовании аппаратами управления.