Диплом общее (1221293), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

– проекция на перпендикуляр к централи силы, действующей в контакте зубчатых колес по линии зацепления, ;

2 – множители, обусловленные двусторонней передачей.

Аналогично момент на валу тягового двигателя уравновешен парами сил на шестернях:

, (2.2)

,

.

где – радиус делительной окружности шестерни .

Остаются условно неуравновешенными равные силы и . Силы

приложены к оси колесной пары, а силы создают относительно нее момент, приложенный к остову тягового двигателя и пытающийся повернуть его в пространстве против направления движения (см. рисунок 2.6, а). При этом в элементах подвешивания колесно-моторного блока к раме тележки возникает сила реакции , приложенная к кронштейну двигателя, которая на плече создает реактивный уравновешивающий момент, так как :

, (2.3)

,

,

.

где – база подвешивания тягового двигателя ;

– централь зубчатой передачи .

Кроме этого, на остов тягового двигателя действует электромагнитный момент реактивный моменту , который стремится повернуть его против часовой стрелки. В результате в подвеске двигателя к раме тележки возникает сила реакции , направленная в противоположную силе сторону:

, (2.4)

,

.

Равнодействующая G сил, приложенных к кронштейну тягового двигателя или раме тележки:

, (2.5)

,

.

На вкладыши моторно-осевых подшипников в точках 2 и 2´ действуют вертикально силы , определяемые из условия равновесия корпуса двигателя под действием силовых факторов . Уравнение равновесия моментов относительно точки а:

, (2.6)

откуда:

, (2.7)

,

.

В горизонтальной плоскости на вкладыши моторно-осевых подшипников в случае наклонной централи действуют составляющие от горизонтальных проекций сил:

, (2.8)

,

.

Кроме того, к вкладышам подшипников приложены распорные силы, вызванные силами в зубчатой передаче, направление действия которых совпадает с направлением лини централи. Эти силы уравновешиваются реакциями моторно-осевых подшипников и подшипников вала якоря тягового двигателя:

, (2.9)

,

.

где α – угол зацепления передачи в торцовом сечении, α=24º.

На ось колесной пары действуют силы в точках 2, 2´, 3, 3´, равнодействующая R которых передается затем на путь в точках контакта колес с рельсами:

, (2.10)

,

.

В случае применения приведенных формул для практических расчетов силу в зубчатом зацеплении определяют из условия реализации электровозом максимального коэффициента сцепления =0,26, тогда [4]:

, (2.11)

,

.

Рассмотрим нагрузки, действующие в МОП тягового привода электровоза 2(3)ЭС5К (Ермак). Схема тягового привода показана на рисунке 2.7.

На рисунке синим цветом, показаны силы и момент, действующие на якорь с зубчатыми шестернями. Зеленым – на остов ТЭД (в точках его подвешивания, т.е. МОП и подвеска). Красным – на колесную пару с зубчатыми колесами [6].

Для схемы сил, действующих на элементы тягового привода электровоза 2(3)ЭС5К, были составлены уравнения проекций сил на оси х, у и моментов относительно точки а. По этим уравнениям произведем расчет сил действующих на ось колесной пары, вертикальных и горизонтальных сил, действующих на вкладыши моторно-осевых подшипников, при различных углах наклона централи, представленный в таблице 2.3.

Рисунок 2.7 – Схема сил, действующих на элементы тягового привода электровоза 2(3)ЭС5К (Ермак)

Таблица 2.3 – Расчет сил действующих на элементы тягового привода

По результатам расчета составим схемы с действующими силами на элементы тягового привода:

- для угла наклона централи 0º (рисунок 2.8);

Рисунок 2.8 – Схема сил с углом наклона централи 0º

- для угла наклона централи 30º (рисунок 2.9);

Рисунок 2.9 – Схема сил с углом наклона централи 30º

- для угла наклона централи 45º (рисунок 2.10);

Рисунок 2.10 – Схема сил с углом наклона централи

- для угла наклона централи (рисунок 2.11);

Рисунок 2.11 – Схема сил с углом наклона централи

В соответствии с рисунками 2.8 – 2.11 и расчетами приведенными в таблице 2.3 и приложении 1, конструкция КМБ и схем его установки в тележке 2(3)ЭС5К имеет существенное влияние на распределение сил действующих на МОП. Таким образом, установлено:

- вертикальная нагрузка, действующая на вкладыши МОП (рисунок 2.12), при угле наклона централи в пределах от 0º до 21º находится в положительной области, и с увеличением угла уменьшается. В пределах от 21º до 58º происходят колебания нагрузки, она возрастает в отрицательной области, затем снижается до нуля, и вновь возрастает, но уже в положительной области, и затем вновь снижается до нуля. В пределах от 58º до 90º нагрузка находится в отрицательной области, и увеличивается с увеличением угла наклона централи;

Рисунок 2.12 – Вертикальная нагрузка действующая на вкладыши МОП

- горизонтальная нагрузка, действующая на вкладыши МОП (рисунок 2.13), при угле наклона централи в пределах от 0º до 37º находится в отрицательной области, с увеличением угла увеличивается до предельного значения, а затем уменьшается до нуля. В пределах от 37 до 90 нагрузка находится в положительной области, с увеличением угла увеличивается и находится в пределах предельного значения.

Рисунок 2.13 – Горизонтальная нагрузка действующая на вкладыши МОП

В результате исследований было установлено, что изменение конструктивной компоновки КМБ на электровозе серии 2(3)ЭС5К привело к возникновению существенных импульсных напряжений в материале вкладышей МОП при движении по рельсовому пути, что способствует интенсивному износу и негативному влиянию на работоспособность подшипников.

2.3 Расчет моторно-осевого подшипника на прочность

Оптимальные условия работы опор скольжения обеспечиваются при жидкостном трении, когда смазочный слой полностью отделяет поверхности цапфы и подшипника друг от друга; графически влияние толщины смазочного слоя на режим трения показано на рисунке 2.14, где это минимальная толщина масляного слоя и критическая, соответственно. Критическая определяется как сумма неровностей двух контактирующих поверхностей, цапфы и вкладыша по формуле:

. (2.12)

а б

Рисунок 2.14 – Варианты толщины масляного слоя в контактной зоне: а – режим жидкостного трения; б – режим полужидкостного трения

Кривая Герси-Штрибека, рисунок 2.15 иллюстрирует процесс изменения коэффициента трения в подшипниках скольжения, режиму жидкостного трения соответствует ветвь 2–3 (рисунок 2.15). Работоспособность подшипника обусловлена вязкостью смазки и ее количеством, проходящим через зазор в единицу времени; коэффициент трения весьма мал, потери на трения не выше чем в опорах качения, износ рабочих поверхностей практически пренебрежительно мал. Однако такой режим работы может быть реализован лишь при определенных соотношениях ряда параметров – скорости скольжения, вязкости смазки, удельной нагрузки, размеров подшипников. Режим жидкостного трения может быть осуществлен при условии постоянной подачи жидкости в подшипник, которая в свою очередь, обеспечивается принудительной циркуляцией масла. Конструктивно это обеспечить трудно и дорого. В этой связи наиболее распространенным случаем является режим полужидкостного трения. Такой режим трения сопровождается износом трущихся поверхностей. Характер изменения трения коэффициента трения иллюстрируется ветвью 2–1 кривой (рисунок 2.15), относящийся к полужидкостному трению. С возрастанием удельной нагрузки и уменьшением скорости скольжения полужидкостное трение может перейти в граничное, участок 1–f₀ (рисунок 2.15), со значительно большим коэффициентом трения [15].

Рисунок 2.15 – Диаграмма Герси-Штрибека

Характеристики

Список файлов ВКР