ДИПЛОМ КОНЕЧНЫЙ (1222521), страница 7

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

Текст из файла (страница 7)

F_зк (R_зк + R_б) = W R_б. (5.9)

Откуда

F_зк = W . (5.10)

В соответствии с (5.6) и (5.10) F_сц равна

F_сц = W = W . (5.11)

Тогда F_ЗК равна

F_ЗК = . (5.12)

Общая сила тяги на колесе равна силе сопротивления движению

F_ТК = W. (5.13)

Таким образом, сила тяги на колесе F_ТК, обеспечивающая его поступательное движение, является суммой сил F_сц и F_зк, образующих вместе с W рычаг второго рода СОВ или СОА.

Из сделанных, автором Гордиенко, расчетов по уравнениям. Следует, что сила тяги на колесе тепловозов, разных серий по новому представлению на 17 - 25 % больше, чем по существующей теории, и это является резервом повышения использования тяговых свойств локомотивов.

Также в ходе испытаний установлено, что крутящий момент генератора практически в 2 раза меньше, чем двигателя. Это значит, что только половина крутящего момента тягового двигателя обеспечивает вращение колесной пары, другая половина стремится повернуть тяговый двигатель вокруг оси колесной пары и оттолкнуть его от рельсов. Можно предположить, что уменьшение крутящего момента генератора происходит из-за того, что большая его часть теряется в зубчатой передаче, идет на покрытие потерь в подшипниках скольжения и качения, в контакте колесной пары и катка.

1. Колесно-моторный блок тепловоза серии 3ТЭ10МК

Для того что бы рассчитать усилия, возникающие в КМБ рассмотрим для начала ее конструкционные особенности.

Колесно-моторный блок (КМБ) осуществляет кинематическую и силовую связь между тяговым электродвигателем и колесной парой тепловоза. Блок тепловоза приведенный на рисунке 5.3 выполнен с опорно-осевой подвеской тягового электродвигателя и односторонней зубчатой передачей. Тяговый электродвигатель 1 одной стороной жестко опирается на ось колесной пары 4 через моторно-осевые подшипники 5, а другой стороной — опорным приливом 9 упруго через пружинную подвеску 7 на раму тележки. При такой подвеске практи­чески половина массы ТЭД жестко связана с неподрессоренными массами колесной пары и составляет на одном КМБ около 4250 кг.

Вращающий момент ТЭД передается на колесную пару через одноступен­чатую зубчатую передачу: шестерню 3, напрессованную на вал якоря и находящуюся в постоянном зацеплении с упругим зубчатым колесом 5 колес­ной пары. Шестерня и зубчатое колесо закрыты кожухом 2, который кре­пится болтами М42 в трех точках к корпусу ТЭД. От попадания пыли и влаги торец моторно-осевого подшипника со стороны коллектора ТЭД закрыт хо­мутом 6, который выполнен в виде двух полуколец, армированных войлоком. Торец моторно-осевого подшипника со стороны зубчатой передачи находит­ся в контакте со ступицей зубчатого колеса. Для улучшения смазывания поверхностей на торцах передних половин вкладышей имеются по две проре­зи, в которые при сборке устанавливают модернизированные (роликовые) системы смазки. Общее перемещение тягового электродвигателя относитель­но оси не более 1,2 мм при новом изготовлении.

В таблице 2.1 приведены значения зубчатого зацепления КМБ необходимые для дальнейших расчетов

1 - тяговый электродвигатель; 2 - кожух тягового редуктора; 3 - шестерня; 4 - колесная пара; 5 - упругое зубчатое колесо; 6 - хомут 3уплотнения; 7 - пружинная подвеска; 8 - моторно-осевой подшипник; 9 - опорный прилив

Рисунок 5.3 - Колесно-моторный блок

Таблица 2.1 - Значения зубчатого зацепления КМБ

Параметр	Расчетная формула	Значения параметра
Межосевое расстояние aw, мм	-	468,8
Число зубьев: шестерни z1 зубчатого колеса z2	- -	17 75
Передаточное число и	-	4,41
Модуль (по СТ СЭВ 310-76) т, мм	-	10
Угол наклона зубьев (делительный) β, град	-	0
Номинальный исходный контур (по СТ СЭВ 308-76): угол главного профиля α, град коэффициент высоты головки ha коэффициент радиального зазора с	- - -	20 1 0,25
Коэффициент смещения: для шестерни х1 для зубчатого колеса х2	- -	0,505 0,437
Делительный диаметр, мм: шестерни d1 зубчатого колеса d2	z1 т/cosβ z2 т/cosβ	170 750

1. Определение силы действующей в зубчатом зацыплении

Зубчатое зацепление имеет сложную геометрическую форму (эвольвента), в которой образуются, за счет момента ТЭД, составляющие тяговых усилий колесной пары, как показано на рисунке 5.4.

Из курса ТММ (Теория механизмов машин) мы знаем, что силы в зацеплении определяют в полюсе зацепления. На шестерню действует вращательный момент ТЭД, который создаёт распределённую по контактным линиям зуба колеса нагрузку. Эту нагрузку заменяют равнодействующей силой F_ЗК, направленной по линии зацепления n-n и приложенной в полюсе. Силами трения в зацеплении пренебрегают, так как они малы. Силу F_ЗК , раскладывают на вертикальную F_ЗК ^V и горизонтальную F_ЗК ^H рисунок 5.5

Рисунок 5.4 – Схема сил действующих в зубчатом зацыплении

Такое разложение силы P_ЗК на составляющие, как показано на рисунке 5.5, удобно для расчёта. На зубчатом колесе направление силы F_ЗК совпадает с направлением вращения, а на шестерне – противоположно ему, как показано на рисунке 5.5, т.е. силы на зубчатом колесе и шестерне всегда направлены против действия соответствующих моментов.

α – угол наклона зацепления, α=20⁰

Рисунок 5.5 - Схема действия сил в зубчатом зацеплении

Равнодействующую силу P_ЗК, кН действующую на зуб определим по теории П. И. Гордиенко[6]

, (5.14)

где - момент ТЭД в длительном рещиме;

r - диаметр шестерни (r_ш=0,085м, радиус делительной окружности, для упрощения расчетов).

Момент тягового двигателя М_Д, кН м в длительном режиме можно по формуле

, (5.15)

где - мощность ТЭД в длительном режиме ( =305 кН);

- частота оборотов якоря в длительном режиме;

- КПД ТЭД ( ≈0,915-0,92);

- КПД зубчатого редуктора ( ^п≈ 0,985).

Частоту оборотов якоря , об/мин в длительном режиме пределяем по формуле

, (5.16)

где - максимальная частота оборотов ТЭД ( об/мин);

– расчетная скорость тепловозо ( км/ч);

– конструкционная скорость ТЭД ( ).

об/мин, (5.17)

кН м, (5.18)

кН. (5.19)

Вертикальную F_ЗК ,кН составляющую силe в зубчатом зацеплении F_ЗКнаходим с помощью формулы

, (5.20)

кН, (5.21)

1. Определение силы тяги локомотива по теории Гордиенко П. И.

Сила тяги на колесе F_ТК, обеспечивающее его поступательное движение, является сумма силы на зубчатом колесе F_ЗК и силы сцепления колеса с рельсом F_СЦ, образующих вместе с силой сопротивления движению W рычаг второго рода СОА[6] в соответствии с рисунком 5.6.

Рисунок 5.6 - Образование силы тяги на колесе

Таким образом, мы находим силу тяги на колесе F_ТК, кН по формуле

. (5.22)

Силу на зубчатом колесе F_ЗК мы находим по формуле (5.20), а статическую силу сцепления F_СЦ, кН без скольжения контакта колеса по рельсу находим по формуле (согласно закона Леонарда Да Винчи)

, (5.23)

где - статическая нагрузка на ось ( =230 кН)

кН. (5.24)

Полученное значение подставим в выражение (5.22) и определим силу тяги колесно-моторного блока

, (5.25)

. (5.26)

По полученному значению определим силу тяги одной секции локомотива по выражению:

, (5.27)

. (5.28)

1. Определение разгружающих и догружающих сил в раме тележки в зависимости от располождения ТЭД

В зависимости от расположения ТЭД на раме тележки в возникают разгружающие и догружающие силы, которые будут влиять на работу МОП. Так же от возникающих сил в значительной степени зависит использование сцепного веса локомотива. Двигатель может быть расположен за и перед осью в зависимости от направления движения, как показано на рисунке 2.6.

В первом случае вертикальная составляющая P_ЗК , создаваемая крутящим моментом ТЭД на зубчатом колесе, будет разгружать КП.

Во втором случае сила P_ЗК нагружает КП.

Сила P_ЗК будет нагружать МОП как показано на рисунке 5.7 (а). Составляющая этой силы на ось , кН найдем по формуле

, (5.29)

кН . (5.30)

А составляющую этой силы на пружинную подвеску найдем по формуле

, (5.31)

кН . (5.32)

а) ТЭД расположен за осью; б) ТЭД расположен перед осью; c=0,375м; d=0,5838м; L=0,9588м.

Рисунок 5.7 - Расположение ТЭД в зависимости оси колесной пары

На рисунке 5.7 (б) сила P_ЗК направлена вверх и силы Р_ОС и Р_ПР также будут направлены вверх. При вращении якоря двигателя возникает момент М_Д, направленный по часовой стрелке. Равновеликий ему, но обратный по знаку момент М_С будет передаваться на остав двигателя. Момент ТЭД М_Д будет нагружать ось, как показано на рисунке 5.7 (а), силой Р_С и разгружать пружинную подвескеу.

Характеристики

Список файлов ВКР