Диплом новый 09.06.16 . вечер. (Улучшение эксплуатационных характеристик тепловоза ТЭ10МК), страница 4

Затем находим поправки нагрузок к каждой оси

(1.11)

Полученные данные расчетов вносим в таблицу 1.3.

Таблица 1.3 – Расчет нагрузок на оси тележек

По результатам расчета видно, что перегруз правой стороны ведет к перегрузу задней тележки. Так как мы не можем компенсировать этот перегруз, двигая узлы тепловоза, то делаем это путем удаления балласта с правой стороны рамы тепловоза. От нагрузки 4 и 5 пары с правой стороны отнимаем 277 кг (вес одного балласта) и делаем перерасчет по формулам (1.9 – 1.11), данные сведем в таблицу 1.4.

Таблица 1.4 – Пересчет нагрузок на оси от тележек

Вывод: при удалении двух балластов с правой стороны тепловоза, добились практически одинаковой нагрузки на три оси передней и задней тележек с разницей в несколько килограмм, что соответствует требованиям.

2 ОПРЕДЛЕНИЕ ДЕЙСТВУЮЩИХ СИЛ НА КОЛЕСНУЮ ПАРУ

2.1 Определение силы действующей в зубчатом зацеплении

Колесные пары тепловоза воспринимают и передают на рельсы массу
кузова и тележек со всем оборудованием, а также собственную массу с деталями, смонтированными непосредственно на колесных парах (неподрессоренную). При движении тепловоза каждая колесная пара, взаимодействуя с рельсовой колеей, воспринимает удары от неровностей пути и направляющие силы и в свою очередь сама жестко воздействует на путь. Кроме того, колесной парой передается вращающий момент тягового электродвигателя, а в месте контакта колес с рельсами реализуется сила тяги и торможения.

От состояния колесной пары зависит безопасность движения поездов. В условиях эксплуатации за состоянием колесных пар необходим тщательный уход, своевременные осмотры и ремонт. Унифицированная колесная пара тепловоза ТЭ10 представлена на рисунке 2.1, а на рисунке 2.2 представлена схема сил действующих на КМБ и колесную пару.

Из курса ТММ мы знаем, что силы действующие в зацеплении определяют в полюсе зацепления. На шестерню действуют вращательный момент, который создает распределенную по контактным линиям зуба колеса нагрузку. Эту нагрузку заменяют равнодействующей силой F_n (Р_з), направленной по линии зацепления nn и приложенной в полюсе. Силами трения в зацеплении пренебрегают, так как они малы. Силу F_n (Р_з) раскладывают на окружную F_t (Р_з^V) и радиальную F_r (Р_з^Н), как показано на рисунке 2.3.

Рисунок 2.1 – Унифицированная колесная пара тепловоза ТЭ10: 1 – ось; 2 – бандаж; 3 – бандажное кольцо; 4 – зубчатое колесо привода; 5 – колесный центр; а – буксовая шейка; б – предподступичная часть; в – подступичная часть; г – средняя часть оси; д – шейка под моторный подшипник; е – выточка торцовая; ж – кольцевая проточка.

Рисунок 2.2 – Схема сил действующих на КМБ и колесную пару.

Рисунок 2.3 – Схема действия сил в зубчатом зацеплении.

Определение сил, действующих в зубчатом зацеплении:

(2.1)

(2.2)

Такое разложение силы F_t на составляющие удобно для расчета зубьев и валов. На ведомом колесе направление силы F_t совпадает с направлением вращения, а на ведущем – противоположно ему, т.е. силы на ведущем и ведомом колесах всегда направлены против действия соответствующих моментов. Радиальные силы F_r направлены к осям вращения колес и создают “распор” в передаче.

Вертикальную силу F_t (Р_з^V) действующую на зуб необходимо определить по выражению

(2.3)

где – момент ТЭД в длительном режиме;

– диаметр шестерни ( ).

Момент тягового двигателя в длительном режиме можно найти по его мощности с учетом частоты оборотов ТЭД

(2.4)

где – мощность ТЭД в длительном режиме ( );

– частота оборотов якоря в длительном режиме;

– КПД ТЭД ( );

– КПД зубчатого редуктора ( ).

Частоту оборотов якоря в длительном режиме определяем по формуле

(2.5)

где – максимальная частота оборотов ТЭД ( );

– расчетная скорость тепловоза ( );

– конструкционная скорость ( ).

Определим частоту оборотов якоря в длительном режиме, момента ТЭД и вертикальную силу действующую на зуб :

Из уравнения (2.1) выражаем равнодействующую силу F_n (Р_з) :

(2.6)

где α – угол наклона зацепления (α=20º).

Из уравнения (2.2) вычисляем горизонтальную силу F_r (Р_з^Н):

(2.7)

Из рисунка 2.3 видно, что для нахождения силы сцепления F_сц нужно воспользоваться условием рычага второго рода:

(2.8)

где F_т – сила тяги, приложенная не к центру колеса, а к диаметру зубчатого колеса колесной пары и численно равнодействующей силе Р_з.

Подставив численные значения в формулу (2.8) получим

Момент колесной пары находим из формулы

(2.9)

Подставив численные значения в формулу (2.9) получим

2.2 Определение силы тяги локомотива приложенного к центру колесной пары

Силу тяги локомотива приложенной к центру колесной пары локомотива определяем, используя статическую составляющую нагрузки на ось

(2.10)

где – статическая нагрузка от колеса на рельс ( );

– коэффициент сцепления.

Коэффициент сцепления равен

(2.11)

Подставив численные значения в формулу (2.11) получим

,

2.3 Определение сил действующих на левую и правую стороны колес согласно момента ТЭД

Для решения этой задачи найдем момент вращения на ведомом зубчатом колесе.

(2.12)

Подставив численные значения в формулу (2.12) получим :

По аналогичной формуле при помощи которой мы нашли силу действующей на зуб, находим силы действующие на колеса

(2.13)

Подставив численные значения в формулу (2.13) получим

(2.14)

Подставив численные значения в формулу (2.14) получим

2.4 Определение разгружающих и догружающих сил в раме тележки в зависимости от колесной формулы и расположения ТЭД

Определение разгружающих и догружающих сил в раме тележки мы будем рассчитывать с помощью рисунка 2.4 и рисунка 2.5.

Рисунок 2.4 – Схема расположения ТЭД тепловоза ТЭ10.

Рисунок 2.5 – Схема нагрузки на ось в зависимости от расположения ТЭД.