Антиплагиат_Лекомцев_полный (1224978), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Удельная масса тепловоза сгидропередачей находится в пределах 25-50 кг/кВт в зависимости от ихмощности и других факторов. Принципиально гидропередача может бытьпостроена любой мощности, однако при увеличении передаваемого моментаувеличиваются трудности выполнения карданных валов, соединяющих коробкупередач и осевые редукторы, ухудшаются условия их работы.
При длительномразгоне поездов повышенной массы, особенно на крутых затяжных подъемах,возрастают потери мощности в гидротрансформаторе, что усложняетконструкцию систем охлаждения. Существенным недостатком гидравлическихпередач мощности является то, что при одинаковых условиях эксплуатации иконструкции дизелей, тепловоза с гидропередачей расходуют топлива на 4-6 %больше, чем тепловозы с электропередачей. Установлено, что гидропередачуцелесообразно использовать в тепловозах малой и средней мощности (до 100058кВт), выполняющих маневровую легкую поездную работу.Передачи мощности тепловоза должны удовлетворять следующимтребованиям [1]:обеспечивать возможность развития тепловозом любой силы тяги от нулядо предельной (по сцеплению) и возможность движения тепловоза с любойскоростью то нуля до максимальной при допустимых режимах работы дизеля иэлементов самой передачи;полностью использовать свободную мощность дизеля при любыхусловиях движения тепловоза, в том числе и при движении на подъемах испусках;обеспечить возможность соединения коленчатого вала дизеля с осямидвижущих колесных пар и разъединения их при работающем дизеле;содержать устройства для изменения направления вращения(реверсирования) осей движущих колесных пар без изменения направлениявращения коленчатого вала дизеля;иметь высоки к.п.д.
при работе дизеля с любой мощностью и частотойвращения.Кроме перечисленных требований, направленных на повышениеэффективности дизеля тепловоза в целом, необходимо, чтобы удовлетворялисьтребования к показателям передачи мощности [1]:высокая надежность всех элементов передачи;наименьшие размеры, масса и стоимость;простота обслуживания, ремонта и минимальные эксплуатационныерасходы.3.2 Определение передаточного числа повышающего редуктораМежду дизелем и гидропередачей устанавливается повышающая зубчатаяпередача, согласующая мощность дизеля с максимально допустимымнагружением гидропередачи. Мощность, воспринимаемая насосным колесом59гидротрансформатора или гидромуфты, пропорциональна кубу числа оборотовнасосного колеса [2]:, (3.1)где Da – активный диаметр круга циркуляции, м;А – коэффициент мощности.Для передачи заданной мощности NН выгодно увеличивать оборотынасосного колеса.
Это приводит к уменьшению Da, а значит, и габаритовгидропередачи и к уменьшению объема жидкости, необходимой для заполнениягидромашин. Увеличение числа оборотов ограничивается двумяобстоятельствами: опасностью превышения окружных скоростей колесгидропередачи, допустимых по условиям прочности, и трудностями отводатепла от рабочей жидкости при малых размерах гидравлических машинбольших мощностей.При необходимости повышения числа оборотов насосных колес гидромашинидут по пути правильного выбора материала колес, совершенствованияконструкции и уменьшения веса колес.Мощность, подводимая от дизеля к насосному колесу, определяется поэффективной мощности дизеля, (3.2)где β=0,9...0,95 – коэффициент, учитывающий расход мощности навспомогательные нужды;ηпр=0,98...0,99 – к.п.д.
пары зубчатых колес повышающего редуктора.Передаточное число повышающего редуктора будет определяться как.60(3.3)Число оборотов современных тепловозных дизелей колеблется от 800 до1500 об/мин. Путем подбора чисел зубьев zН и zД колес повышающего редуктораможно одну и ту же гидропередачу использовать на тепловозах с дизелямиразных мощностей и с различными числами оборотов.При использовании имеющегося гидротрансформатора передаточное числоповышающего редуктора определяется из следующих уравнений:момент, подводимый от дизеля к насосному колесу;(3.4)момент, воспринимаемый гидротрансформатором. (3.5)Если прировнять эти моменты, можно получить. (3.6)Подстановка сюда значений дает, (3.7)где 1 – коэффициент момента, взятый для параболы нагружениягидротрансформатора, проходящей через точку максимальной мощности61дизеля.МД и nД берутся в точке максимальной мощности дизеля на совмещеннойхарактеристике дизеля и гидротрансформатора.3.3 Выбор числа ступеней скорости и скоростей перехода по ступенямДля проектирования гидропередачи должны быть заданы: максимальнаясила тяги тепловоза Fкmax на расчетном подъеме при движении поезда сминимальной скоростью vmin и минимальная сила тяги Fkmin при движениипоезда по прямой с максимальной скоростью vmax [2]; (3.8), (3.9)где ηГП – к.п.д.
передачи тепловоза от дизеля до колес;N – номинальная мощность дизеля в л.с.Максимальная сила тяги ограничивается условиями сцепления колес срельсами, (3.10)где Рк – сцепной вес тепловоза, т;ψк – коэффициент сцепления.Число ступеней скорости определяется по разному для различных схемгидропередач.Скорость по отдельным ступеням будет равна;62(3.11);(3.12);(3.13), (3.14)где z – теоретическое число ступеней.Отсюда видно, что. (3.15)Логарифмируя уравнение (3.15) и решая его относительно z, теоретическоечисло ступеней определится по формуле. (3.16)Величина ∆ является скоростной характеристикой дизеля, а величина λ –скоростной характеристикой тепловоза.
Чем меньше ∆, тем больше должнобыть ступеней скорости. Для гидропередачи, составленной изгидротрансформатора и коробки передач, при работе на первой ступенискорости диапазон используемого передаточного отношениягидротрансформатора изменяется от ноля до значений, при котором момент натурбинном колесе 82 равен моменту на насосном колесе. 1163У 11 некоторых гидротрансформаторов момент насосного колеса равенмоменту турбинного колеса при недопустимо низком значении к.п.д.
В этомслучае диапазон используемого передаточного отношения гидротрансформатораопределяется нижним пределом допустимого значения к.п.д. с учетомизменения энергоемкости гидротрансформатора.На последующих ступенях скорости диапазон используемых передаточныхотношений выбирается в пределах, соответствующего равенствуМт=Мн, и imin, соответствующего тому же значению ηГТ, что и при imax.Зависимость между диапазонами скоростей тепловоза игидротрансформатора, а также число ступеней z в коробке передач поаналогии с предыдущим будет;(3.17)откуда число ступеней коробки передач определяется.(3.18)При необходимости повысить к.п.д.
передачи и число ступеней сужаютрабочий диапазон iгт, но каждое из них берут для одинакового значения к.п.д.Для передачи, составленной из гидротрансформатора и двух гидромуфт,трогание с места и разгон осуществляется на гидротрансформаторе до скорости64, при которой происходит переключение на первую гидромуфту. Еслиобозначить скорость тепловоза при переходе с первой на вторую гидромуфтучерез, а максимальную скорость тепловоза при работе на второйгидромуфте через vmax, то обычно принимают.(3.19)Причем 1,45 берут для пассажирских тепловозов, а 1,6 – для маневровых игрузовых.Аналогичные соотношения скоростей тепловоза по отдельным ступенямберут и при других видах многоциркулярных передач.
Для определенияскоростей тепловоза по отдельным ступеням нужно найти передаточные числаотдельных ступеней скоростей.Скорость тепловоза v определяется через диаметр колес Dk в метрах и числооборотов колес n по формуле. (3.20)Обозначив общее передаточное число от дизеля к колесам тепловоза через, где nД – число оборотов дизеля в минуту, и подставив значениев формулу скорости тепловоза, выражение общего передаточного числа отдизеля к колесам примет вид.
(3.21)65В свою очередь общее передаточное число является произведениемпередаточных чисел отдельных последовательно включенных элементовсиловой передачи, (3.22)где iпр – передаточное число повышающего редуктора;iгт – передаточное число гидротрансформатора;iкп – передаточное число соответствующей ступени коробки переменыпередач;iор – передаточное число осевого редуктора.Для определения передаточного числа соответствующей ступени коробкипередач нужно принимать максимальное значение iгт, а в силу близости iгтmax кединице, обычно принимают iгтmax=1.Передаточное числа отдельных ступеней определяется по формуле.(3.23)Скорости тепловоза vст при переходе с одной ступени на другуюприближенно определяется по числу выбранных ступеней скорости.
Послеопределения значений iкп отдельных ступеней производится компоновкакоробки передач, устанавливаются окончательные (уточненные) значения iкпст ипо ним находят действительные скорости тепловоза при переключениискоростей, отвечающие выбранным крайним значениям передаточных чисел iгтгидротрансформатора.3.4 Построение совмещенных характеристик дизеля и гидромашин66Тяговые и экономические характеристики тепловоза во многомопределяются правильным подбором, совмещением (согласованием)характеристик дизеля и гидромашины.На рисунке 3.1 приведены теоретические характеристики измененияэффективной мощности дизеля 37 Ne от частоты вращения коленчатого вала 37 ne длятрех значений цикловой подачи топлива 37 ge1, ge2, ge3, (показаны штриховымилиниями).Рисунок 3.1 – Теоретические и реальная скоростные характеристики тепловозногодизеляВ реальных тепловозных дизелях характер изменения эффективноймощности 37 Ne=f(ne) при ge= const несколько отличается от теоретического, кстати,примерно так же, как отличаются теоретический и реальный циклы Дизеля.
37Различия реальной и теоретической характеристик 37 Ne=f(ne) на рисунке 3.1показаны в виде заштрихованной площади. Наибольшее значение эффективноймощности Ne реального дизеля достигается при максимальном значении егочастоты вращения коленчатого вала ne max (точка А на рисунке 3.1).На рисунке 3.2 теоретическая характеристика Ме=f(ne) показана штриховойлинией. Вследствие различий в теоретическом и действительном рабочихпроцессах, происходящих в 46 цилиндрах дизеля, реальная характеристика 3767эффективного момента в рабочем диапазоне дизеля 37 neхх – ne ном будет несколькоотличаться от теоретической характеристики 46 Ме=f(ne).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
