Пояснительная записка (1219357), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

В поперечном направлении шкворень воспринимает на себя боковые колебания, возникающие вследствие извилистого движения колесной пары, вызываемого конусностью бандажей, и попеременного воздействия упругих сил со стороны рельсов на колеса каждой колесной пары. Боковой относ вызывается действием центробежных сил, а иногда и порывами сильного ветра. При боковом относе кузова, шкворень может свободно перемещаться относительно тележки на 20 мм в обе стороны. При перемещении больше чем 20 мм, на шкворень действуют упругие силы, создаваемые пружинным механизмом шкворневого устройства. После прекращения действия центробежных сил, пружинный механизм стремится вернуть шкворень в исходное положение [2].

Кроме поперечных относительных перемещений кузова и тележек, возникают и угловые перемещения. Перемещения возникают при движении локомотива в кривых участках пути. Когда тележка входит в поворот, она поворачива-

ется относительно рамы кузова локомотива на угол (при минимальном

радиусе кривой R = 125 м). Чтобы вернуть тележку в исходное положение, на тепловозе 2ТЭ25А установлена система пружинного подвешивания, которая имеет название «Флексикойл». Особенность данных пружин – большое количество витков, что дает возможность изгибаться им в вертикальном и поперечном направлениях. Момент, который создают пружины данного типа, направлен в сторону поворота тележки в кривой [1,4].

В рамках дипломного проекта рассматриваются следующие условия, при которых усилия, действующие на шкворень при эксплуатации, достигают своего максимума:

а) Условие при трогании тепловоза с места (определение номинальной силы тяги);

б) Условие при боксовании колесных пар (определение силы тяги при ударной нагрузке);

в) Условие при вхождении тепловоза в кривую с боксованием колесных пар (определение силы тяги в кривой при ударной нагрузке).

3.2 Условие при трогании с места

Расчет силы тяги производится при условии трогания тепловоза с места, так как при данном условии будет реализовываться наибольшее тяговое усилие.

Во время движения, сила, действующая на шкворень, передается через раму тележки, а та в свою очередь воспринимает тяговые усилия от колесно-моторных блоков (далее – КМБ) в виде силы сопротивления движения. Также на тележку действуют дополнительные моменты от нагрузки на опорах тяговых двигателей. В сумме все эти моменты либо разгружают колесные пары, либо догружают их. Это приводит к перераспределению сцепления колесных пар с рельсом, что в свою очередь сказывается на силе тяги всей тележки. Но перед началом расчета, необходимо рассмотреть расположение КМБ в тележке и тип рессорного подвешивания тепловоза [2].

Схематичное расположение КМБ в тележке представлено на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Расположение КМБ в тележке

Как показано на схеме, асинхронные тяговые двигатели (далее – АТД) расположены «гуськом», то есть двигатели расположены за колесными парами. Это значит, что при движении колесными парами вперед, колеса будут разгружаться и иметь меньший сцепной вес, а если движение будет в противоположную сторону – догружаться. Также стоит принять во внимание, что средняя часть шкворня расположена на одном уровне с колесными парами. Так как на тепловозе применено двухступенчатое рессорное подвешивание, то высота шкворня играет весомую роль. В данном случае, при таком расположении шкворня, дополнительные моменты не возникают на раме тележки. Следовательно, на раму действует только сила сопротивления движения, а на шкворень будет передаваться реакция от рамы тележки [2].

Для упрощения расчета, принимается ряд следующих допущений:

- колесная пара нагружена равномерно, то есть сцепной вес на левом и правом колесе будет одинаковым;

- не учитывается разгрузка и догрузка колесных пар.

Технические характеристики тепловоза 2ТЭ25А приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Технические характеристики тепловоза 2ТЭ25А [1]

Параметр	Единицы измерения	Значение
1	2	3
Мощность тепловоза по дизелю	кВт (л.с.)	2500 (2×3400)

Окончание таблицы 3.1

1	2	3
Служебная масса	т	2×144 3 %
Осевая формула	–	2×(3о – 3о)
Касательная сила тяги:	кН (тс)	2×441,5 (2×45,0) 2×390 (2×39,8)
- при трогании с места, максимальная
- расчетного режима
Скорость:	км/ч (м/с)	100 (33,3) 18,5 (5,14)
- конструкционная
- расчетного режима

Согласно приведенным данным из таблицы 3.1, тепловоз в момент начала

движения будет реализовывать касательную силу тяги кН, приходя-

щуюся на одну секцию. На тележку в момент начала движения будет действовать половина этой силы, которая равна

кН. (3.1)

Полученная сила кН является результирующей от трех ко-

лесных пар и прикладывается в точке контакта колеса с рельсом по направлению движения. Во время движения на шкворень будет действовать реакция от рамы тележки W, кН, которая направлена против движения и равна

кН. (3.2)

Образование сил в тележке представлено на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 – Образование сил в тележке во время движения

По результату расчета установлено, что на шкворень при трогании тепловоза с места будет действовать реакция от номинальной силы тяги кН.

3.3 Условие при боксовании колесных пар

Термин «Боксование» означает срыв сцепления между колесом и рельсом при реализации тягового усилия локомотивом. При боксовании происходит резкое увеличение вращения валов тяговых электродвигателей, что в первую очередь резко ухудшает коммутацию и способствует к выводу из строя тяговых электродвигателей, а также износу бандажей колесных пар и рельсов.

Возникновению и развитию явления боксования способствует [3]:

- увлажнение поверхности рельса во время слабого дождя;

- загрязнение поверхности рельса или поверхности катания бандажа колесной пары маслянистыми жидкостями;

- разгрузка оси тягового подвижного состава ввиду неправильной его развески;

- наличие на колесной паре большого проката, что уменьшает пятно контакта колеса и рельса;

- нахождение тягового подвижного состава в кривой малого радиуса (при этом неизбежно возникает проскальзывание, так как колесо, идущее по внешней нитке рельсового пути, проходит путь больший, чем колесо, идущее по внутренней нитке).

В момент прекращения боксования возникает резкое увеличение силы (толчок) тяги и опасность разрыва поезда. Толчок характеризуется ударной нагрузкой в местах передачи тяговых усилий от экипажной части к кузову локомотива.

Точное влияние боксования на тяговое усилие оценить невозможно, ввиду множества внешних факторов. Однако, согласно экспертной оценке, тяговое усилие в момент ударной нагрузки может превышать силу тяги на 20 %, реализуемой в момент начала движения.

Для моделирования ситуации боксования колесных пар необходимо задать условие, что в момент движения экипажа с постоянной скоростью происходит скачок напряжения на всех обмотках тяговых электродвигателей, который приводит к повышению частоты оборота валов тяговых электродвигателей и, соответственно, к боксованию колесных пар. В момент прекращения боксования на шкворень будет действовать реакция от силы тяги, увеличенная на 20 % от номинальной нагрузки

. (3.3)

кН.

Полученное значение кН можно принять для дальнейших расче-

тов как реакцию от силы тяги в момент ударной нагрузки на шкворень, в следствии прекращения боксования колесных пар.

3.4 Условие при вхождении тепловоза в кривую с боксованием
колесных пар

При вхождении тепловоза в кривую, на тележку локомотива, помимо тяговых усилий, будут действовать и боковые усилия, которые передаются через шкворень на раму тепловоза [3,4].

Для нахождения боковых усилий, необходимо изобразить схему сил, действующих на тележку тепловоза 2ТЭ25А в положении наибольшего перекоса, т.е. когда первая колесная пара прижата к внутреннему рельсу, а задняя – к наружному. Схема сил представлена на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 – Схема сил, действующих на тележку тепловоза 2ТЭ25А в кривой [5]

Согласно представленной схеме, в кривой шкворень будет воспринимать на себе следующие силы [5]:

- направляющие усилия со стороны рельсов от воздействия упирающихся в

них колес и , кН;

- центробежная сила, приходящаяся на тележку С, кН;

- горизонтальная составляющая массы локомотива, возникающая от возвы-

шения наружного рельса в кривой , кН.

Вышеперечисленные силы можно представить в виде результирующей силы , кН, которая алгебраически будет иметь вид [5]

. (3.4)

Чтобы определить неизвестные силы, по приведенной схеме необходимо составить систему равновесия всех сил и моментов, действующих в кривой [5]

(3.5)

где , , – полюсные расстояния от осей колесных пар до центра поворота тележки, м;

, – силы трения бандажей первой и третьей колесной пары о рельсы,

кН. Силы трения бандажей второй колесной пары о рельсы не учитываются, так как данная сила трения направлена в направлении движения и на раму тележки не передается;

, – расстояния от центра поворота тележки до точки приложения сил трения и , м;

Характеристики

Список файлов ВКР