146963 (Выбор основных параметров, расчет и конструирование тепловозов), страница 4

X

По полученным парным значениям и на диаграмме (рис 4) наносим 4 точки и соединяем их плавной кривой. Эта линия является безразмерной характеристикой сети. Точки пересечения безразмерной характеристики сети с безразмерными характеристиками вентилятора при различных углах наклона лопаток являются рабочими точками вентилятора.

Полученные рабочие точки дают возможность определить максимальное значение к.п.д. вентилятора и выбрать угол установки его лопастей. Рабочим участком аэродинамической характеристики вентилятора должна приниматься та его часть, на которой при заданном угле установки лопаток.

В соответствии с данными, представленными на рис.4 и угол установки лопастей .

3.5.5 Определяем расчетную угловую скорость вращения вентиляторного колеса

3.5.6 Находим величину мощности на привод вентилятора

Соответственно на расход двух вентиляторов холодильника необходимо 116 кВт.

Раздел 4.

ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРОЕКТИРУЕМОГО ТЕПЛОВОЗА

В качестве тепловоза прототипа принимаем пассажирский тепловоз с передачей постоянного тока ТЭП60.

Необходимая электрическая мощность тягового генератора:

,

где – эффективная мощность дизеля;

– коэффициент затрат мощности на собственные нужды;

– коэффициент полезного действия тягового генератора.

Принимаем , .

Для проектируемого тепловоза применяем генератор постоянного тока ГП-311Б, мощностью 2000 кВт.

Таблица 5

Основные технические данные тягового генератора ГП-311Б

Проектируемый тепловоз имеет передачу постоянного тока.

Мощность тяговых электродвигателей определяется количеством используемых на тепловозе ведущих осей.

По мощности выбираем тяговый электродвигатель ЭД-118Б.

Таблица 6

Основные технические данные тягового электродвигателя ЭД-118Б

Система охлаждения тяговых двигателей воздушная, принудительная, модульного типа с осевым вентилятором, спрямляющим аппаратом. Привод вентилятора – от электродвигателя постоянного тока.

Аккумуляторная батарея локомотива подбирается по величине требуемой емкости Е, [А·ч]

,

где – величина пускового тока;

– резерв токовой нагрузки при запуске;

– расчетное число циклов запуска дизеля;

– расчетная продолжительность времени запуска дизеля;

– коэффициент, учитывающий неполную зарядку аккумуляторной батареи в момент пуска;

– коэффициент, учитывающий уменьшение емкости батареи в результате перегрузки;

– коэффициент, учитывающий уменьшение емкости батареи при повторных пусках;

– коэффициент, учитывающий уменьшение емкости батареи при работе в трудных климатических условиях.

Выбираем батарею типа 48ТН-450У2.

Таблица 7

Основные технические данные аккумуляторной батареи 48ТН-450

Подбор тормозного компрессора производится по требуемой производительности:

,

где – снижение (повышение) давления в главных резервуарах при торможении (зарядке) тормозов;

– объем главных резервуаров локомотива;

– время, необходимое на зарядку тормозов;

– расход воздуха в тормозной магистрали при торможении поезда;

– расход воздуха на служебные нужды локомотива;

– коэффициент, учитывающий снижение производительности компрессора по мере увеличения срока службы.

Необходимая емкость топливного бака:

,

где – запас топлива при работе на номинальном режиме;

– плотность дизельного топлива.

,

где – коэффициент запаса (резерв);

– время работы локомотива на участке обращения;

– величина удельного расхода топлива;

,

где – длина участка обращения тепловоза;

– расчетная техническая скорость движения тепловоза на участке обращения.

;

Округляем запас топлива до 5000 кг (для ТЭП60).

Запас масла в системе дизеля составляет 1580 кг, воды – 1060 кг, песка – 600 кг.

Раздел 5.

ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ ЭКИПАЖНОЙ ЧАСТИ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ РЕССОРНОГО ПОДВЕШИВАНИЯ И ЕГО УПРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Экипаж тепловоза. В конструкциях магистральных локомотивов обычно используют кузова вагонного типа. Кузов изготовлен с несущей рамой. Основой кузова является каркас из гнутых профилей, который снаружи обшит металлическими листами толщиной 1,5 мм. Изнутри на каркасе закреплена винтами внутренняя обшивка из металлических листов толщиной 1 мм. Тележки тепловоза прежде всего должны обеспечивать выполнение установленных показателей безопасности движения и динамических качеств экипажа, способствовать реализации максимальных тяговых свойств и содержать наименьшее количество узлов трения. Кроме этого, наиболее ответственные элементы конструкции тележек должны быть доступны для проведения диагностического контроля и обладать минимальной трудоёмкостью при проведении ТО и ТР. Так как проектируемый тепловоз является пассажирским с конструкционной скоростью равной 160 км/ч, то применяем для проектируемого локомотива двухступенчатое рессорное подвешивание и тяговый привод 3-го класса. Вертикальные и поперечные колебания экипажа в этом случае гасятся специальными демпферами. Величина суммарного статического прогиба Δ∑=170 мм для проектируемого тепловоза.

Передаточное число тягового редуктора:

,

где nдmax – допустимая частота вращения якоря ТЭД, об/мин;

5.1 Первая ступень рессорного подвешивания

5.1.1 Цилиндрическая винтовая пружина

Сцепной вес тепловоза: 1378 кН;

вес кузовной части тепловоза с экипировкой:

, кН;

вес надрессорного строения, приходящийся на одну тележку:

, кН

где - обрессоренный вес тележки тепловоза;

суммарный статический прогиб рессорного подвешивания: ;

прогиб первой ступени: ;

прогиб второй ступени: .

Расчётная схема цилиндрической винтовой пружины (см. рис.8).

Рис 8. Расчетная схема цилиндрической винтовой пружины

Жесткость пружин первой ступени рессорного подвешивания тележки:

.

Жесткость одного из двух комплектов пружин буксы колесной пары:

.

Принимаем, что комплект будет состоять из двух концентрически расположенных пружин. Принимаем соотношение жесткостей наружной и внутренней пружины .

Тогда ;

,

.

Диаметр наружной пружины:

.

Принимаем значение числа рабочих витков для наружной пружины , соответствующее число витков для внутренней пружины составит .

Принимаем .

Величина расчетных касательных напряжений в витках пружины:

где ;

;

;

.

Дополнительное напряжение в витках:

.

;

.

Проверка условия прочности пружин:

.

Наружная пружина:

;

Внутренняя пружина:

.

Шаг витков пружин:

,

где – коэффициент запаса, учитывающий деформацию пружины от дополнительных динамических сил;

– величина запаса по высоте на отсутствие возможного смыкания витков при деформации пружины.

Наружная пружина:

;

Внутренняя пружина:

.

Высота пружин в свободном состоянии:

.

.

Разность высот пружин при формировании упругого комплекта нивилируется подкладкой или формой опорной поверхности сопрягающихся с пружинами деталей.

5.1.2 Резиновые амортизаторы

Резиновые амортизаторы установлены в первой ступени рессорного подвешивания в каждом упругом комплекте буксы, последовательно двум концентрически расположенным пружинам.

Рис 9. Расчетная схема резинового амортизатора

Нагрузка, воспринимаемая резиновым амортизатором:

Исходя из известных значений параметров пружин и соображений компоновки, принимаем .

Высота амортизатора в свободном состоянии с учетом величины допустимой деформации сжатия:

.

Твердость резины в единицах ТИР:

Так как амортизатор работает в условиях воздействия воздуха и влаги, то согласно справочным данным, выбираем резину марки 7-2959.