Диплом Жучков Д.А. (1225009), страница 9

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

Текст из файла (страница 9)

Внутренние силовые возмущения создаются электромагнитным моментом тягового двигателя и дисбалансом вращающихся частей. Внутренние кинематические возмущения возникают вследствие отклонения поверхности катания колеса от идеальной круговой и концентрической по отношению к геометрической оси колесной пары, а также вследствие кинематических погрешностей зубчатого зацепления и тяговых муфт. Параметрические возмущения возникают в результате изменения радиальной жесткости муфты по заданной координате (меняется ориентация упругих элементов в пространстве при ее вращении), а также условий сцепления в контакте колеса с рельсом.

Указанные факторы, как правило, действуют одновременно при движении локомотива по пути. Однако так как локомотив и, в частности, тяговый привод (ТП) представляет собой динамическую систему со многими степенями свободы, то результат воздействия каждого из указанных факторов проявляется по-разному.

Для того чтобы определить динамические нагрузки, характер их изменения, необходимо знать расчетные режимы работы ТП, соответствующие им возмущения, иметь механоматематическую модель тягового привода и методы ее исследования.

4.2\Силы, действующие на шестерню, статор тягового электродвигателя, колесную пару с зубчатым колесом электровоза ВЛ80С

Схема сил, действующих на шестерню, представлена на рисунке 4.1 [3].

Рисунок 4.1 – Схема сил, действующих на шестерню

Выделим из общей схемы тягового привода только якорь двигателя с шестернями (рисунок 4.1). На якорь с шестерней действует электромагнитный момент , который уравновешивается моментом от сил в зацеплении (сила со стороны зубчатого колеса) и реакцией в якорных подшипниках . Из рисунка (4.2) видно, что .

Сила в зацеплении , кН, определяется следующим выражением

, (4.1)

где – электромагнитный момент, кН·м;

– радиус шестерни, м.

Рассмотрим силы, действующие на статор тягового электродвигателя одного колесно-моторного блока (рисунок 4.2) [3].

Рисунок 4.2 – Схема сил, действующих на статор одного тягового электродвигателя

Уравнение проекций на ось x имеет вид

, (4.2)

где – горизонтальная реакция в неподвижной опоре, кН;

– сила в подшипниках статора, кН;

– угол между линией централи двигателя и плоскостью пути, град.

Так как , то реакция реакцию по уравнению

. (4.3)

Уравнение проекций на ось y имеет вид

, (4.4)

где – реакция в подвижной опоре В, кН;

Определяем реакцию по уравнению

. (4.5)

Уравнение моментов относительно точки А имеет вид

, (4.6)

где – расстояние между точками подвески двигателя, м;

– радиус зубчатого колеса, м;

– электромагнитный момент, действующий на статор тягового электродвигателя, кН·м.

С учетом того, что , и выражения (3.4), реакция определяем

, (4.7)

Для практических расчетов силу в зубчатом зацеплении определяем из условия реализации электровозом максимального коэффициента сцепления, тогда

, (4.8)

где – нагрузка от колесной пары на рельсы, кН;

– коэффициент сцепления колеса с рельсом, ;

– радиус колеса по кругу катания, м.

Равнодействующая сила, действующая на моторно-осевой подшипник, определяется

. (4.9)

Момент передается на колесную пару с зубчатыми колесами в виде силы от шестерни (рисунок 4.3). При этом на ободе колеса появляется сила , действующая со стороны рельса и сила . Со стороны тягового двигателя действуют силы , . Силы и действуют на шейки колесных пар от букс. Запишем уравнения проекций сил на оси x и y.

Уравнение проекций на ось x имеет вид

, (4.10)

где – касательная (горизонтальная) сила тяги на ободе колеса, кН;

– горизонтальная сила, действующая на шейку колесной пары от

буксы, кН;

– горизонтальная сила со стороны ТЭД, кН;

– сила от шестерни на зубчатое колесо, кН

Рисунок 4.3 – схема сил, действующих на колесную пару с зубчатыми колесами

С учетом выражения (4.3) и получаем

. (4.11)

Уравнение проекций на ось y имеет вид

, (4.12)

где – вертикальная сила на ободе колеса, кН;

– вертикальная сила, действующая на шейку колесной пары от буксы, кН;

– вертикальная сила со стороны ТЭД, кН.

Учитывая выражение (4.5) получаем

. (4.13)

Уравнение моментов относительно точки А имеет вид

Из полученного уравнения можно выразить силу , с учетом формулы (4.1) эту силу определяем следующим выражением

. (4.14)

Рисунок 4.4 – Схема сил, действующих на элементы тягового привода электровоза ВЛ80С в вертикальной плоскости

4.3 Силы, действующие на шестерню, статор тягового электродвигателя, колесную пару с зубчатым колесом электровоза 2ЭС5К

Схема сил, действующих на шестерню аналогична схеме представленной на рисунке (3.1) [3].Рассмотрим силы, действующие на статор тягового электродвигателя одного колесно-моторного блока (рисунок 4.5) [3].

Рисунок 4.5 – Схема сил, действующих на статор одного тягового электродвигателя,

Для практических расчетов силу в зубчатом зацеплении используем формулу (4.8)

.

Уравнение проекций на ось x имеет вид

, (4.15)

где – угол наклона подвески тягового электродвигателя, град.

Определяем реакцию по уравнению

. (4.16)

Уравнение проекций на ось y имеет вид

. (4.17)

Определяем реакцию по уравнению

. (4.18)

Уравнение моментов относительно точки А имеет вид

(4.19)

С учетом того, что , и выражения 3.1, реакция определяем

. (4.13)

Для определения сил, действующих на колесную пару с зубчатыми колесами для электровоза 2ЭС5К необходимо применить формулы (4.10)–(4.14).

Рисунок 4.6 – Схема сил, действующих на элементы тягового привода электровоза 2ЭС5К в вертикальной плоскости

Результаты расчетов сил , , , действующих на элементы тягового привода электровоза ВЛ80С и 2ЭС5К от изменяющегося угла , приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1– Результаты расчетов сил , , , от изменяющегося угла

Электровоз	Величина	Значение
1	2	3	4	5	6
ВЛ80	α, град	10	20	30	40
2ЭС5К
ВЛ80	Rв, кН	31,52	31,52	31,52	31,52
2ЭС5К		28,55	28,55	28,55	28,55
ВЛ80	Xa, кН	11,52	22,69	33,18	42,65
2ЭС5К		15,99	27,16	37,64	47,11
ВЛ80	Ya, кН	33,82	30,82	25,94	19,30
2ЭС5К		37,15	34,15	29,27	22,63
ВЛ80	FМОП, кН	35,73	38,28	42,11	46,81
2ЭС5К		40,44	43,64	47,68	52,27

По полученным данным из таблицы (4.1) строим графики зависимостей (рисунок 3.7), (рисунок 3.8), (рисунок 3.9) и (рисунок 3.10).

Рисунок 4.7 – Графики зависимостей

Рисунок 4.8 – Графики зависимостей

Рисунок 4.9 – Графики зависимостей

Рисунок 4.10 – Графики зависимостей

Вывод: из рисунка (4.10) следует, что равнодействующая сила у электровоза 2ЭС5К превышает равнодействующая силу электровоза ВЛ80С почти на 10 кН. Вызвано это тем, что угол у 2ЭС5К составляет 30^о, а у ВЛ80С – 15^о. Разница в углах привело к увеличению горизонтальной реакции в неподвижной опоре на 20 кН (рисунок 4.7) и к увеличению вертикальной реакции в неподвижной опоре на 4 кН электровоза 2ЭС5К (рисунок 4.8) по сравнению с электровозом ВЛ80С. Тем самым, в результате действия в МОП электровоза 2ЭС5К увеличивается износ МОП и шейки колесной пары, что приводит к увеличению зазора «на масло», снижению надежности и пробега данных узлов. Однако, за счет увеличения угла , реакция в подвижной опоре у 2ЭС5К меньше на 3 кН, по сравнению с ВЛ80С (рисунок 4.9). А это приведет к снижению износа резино-металических элементов подвески ТЭД.

Результаты расчетов сил , , , действующих на элементы тягового привода электровоза ВЛ80С и 2ЭС5К от изменяющегося расстояние между точками подвески двигателя , приведены в таблице (4.2).

Таблица 4.2 – Результаты расчетов сил , , , от изменяющегося расстояние между точками подвески двигателя

Электровоз	Величина	Значение
ВЛ80	lпод, м	0,9	1	1,1	1,25
2ЭС5К
ВЛ80	Rв, кН	35,90	32,31	29,37	25,85
2ЭС5К		38,00	34,04	30,83	27,01
ВЛ80	Xa, кН	17,17	17,17	17,17	17,17
2ЭС5К		39,12	38,50	38,00	37,40
ВЛ80	Ya, кН	28,19	31,78	34,71	38,24
2ЭС5К		19,93	23,84	27,01	30,78
ВЛ80	FМОП, кН	33,01	36,12	38,73	41,92
2ЭС5К		43,90	45,28	46,62	48,44

По полученным данным из таблицы (3.2) строим графики зависимостей (рисунок 3.11), (рисунок 3.12), (рисунок 3.13) и (рисунок 3.14).

Характеристики

Список файлов ВКР