Диплом ПЗ (1226353), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

Рисунок 2.6 – Гистограмма распределения неисправностей колесных пар за 2016 год

Как видно из гистограмм количество основных неисправностей колесной пары, такие как повторные провороты, трещины спиц и неисправности буксового узла за год существенно изменилось. Количество повторных проворотов и трещин спиц колесной пары уменьшилось почти в 2 раза, а неисправности буксового узла возросли.

Все вышеперечисленные неисправности за 2016 год приведены в таблице 2.4 и распределены по элементам колесно-моторного блока.

Таблица 2.4 – Распределение неисправностей по элементам колесно-моторного блока

Элемент КМБ	Количество отказов	Относительное количество отказов, %
Моторно-осевой подшипник	166	37,9
Тяговый электродвигатель	161	36,75
Зубчатое зацепление	57	13
Колесная пара	42	9,5
Прочее	12	2,7
Итого	438	100

На основании таблицы 2.4 построена диаграмма Парето, которая представлена на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7 – Диаграмма Парето

Из диаграммы Парето видно, что наибольшего внимания следует уделить неисправностям моторно-осевых подшипников, тягового электродвигателя и кожуху зубчатого зацепления. Эти узлы подвержены чрезмерному износу и требуют частого ремонта.

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК В ЭЛЕМЕНТАХ ТЯГОВОГО ПРИВОДА

Нагрузки в элементах тягового привода определены для электровоза ВЛ80. На электровозе 2ЭС5К в виду наличия угла наклона подвески тягового двигателя на раму тележки около 9 градусов в проекциях сил на горизонтальную и вертикальную ось имеются дополнительные силы. Эти силы рассмотрены в следующем пункте дипломного проекта при оценке статических нагрузок в моторно-осевых подшипниках тягового электродвигателя.

На элементы тягового привода с опорно-осевым подвешиванием действуют как внешние, так и внутренние силы. При рассмотрении данных сил были приняты следующие допущения: скорость движения постоянна; потерями на трение в узлах экипажа можно пренебречь; момент тягового двигателя на валу якоря равен электромагнитному; вес тел не учитывается с целью упрощения уравнений. Схема привода первого класса представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Схема привода 1 класса

На вал якоря действуют электромагнитный момент , который передается на шестерни и далее через, большие зубчатые колеса на ось колесной пары.

Передача тягового момента на колесную пару рассмотрено для каждого элемента привода первого класса.

3.1 Якорь тягового двигателя с зубчатой шестерней

Схема сил, действующих на шестерню приведена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 – Схема сил, действующих на шестерню

На рисунке 3.2 из общей схемы тягового привода выделены только якорь двигателя с шестернями. Электромагнитный момент действует на вал якоря с шестерней и уравновешивается моментом от сил в зацеплении (сила со стороны зубчатого колеса) и реакцией в якорных подшипниках . Из рисунка 3.2 видно, что . Сила в зацеплении определяется следующим выражением

, (3.1)

где – радиус делительной окружности шестерни.

3.2 Статор тягового двигателя

На рисунке 3.3 представлены силы, действующие на систему без якоря.

Рисунок 3.3 – Схема сил, действующих на статор тягового двигателя

Точка А является опорой редуктора и первой опорой двигателя (для приводас опорно-осевым подвешиванием) совпадающей с продольной осью колесной пары. Точка В - вторая опора (подвижная) тягового двигателя. На статор тягового двигателя действует момент равный по величине , но противоположенный по направлению [3]. В подшипниках статора (со стороны якоря) возникает сила . Совместное действие и вызывает появление в опорах реакций , и . Для определения указанных реакций, были записаны уравнения проекций на оси x и y и уравнение моментов относительно точки А.

Уравнение проекций на ось x имеет вид

(3.2)

где – угол между линией централи двигателя и плоскостью пути.

Так как , то реакция определяется

. (3.3)

Уравнение проекций на ось y имеет вид

. (3.4)

Реакция определяется уравнением

. (3.5)

Уравнение моментов относительно точки А имеет вид

, (3.6)

где – расстояние между точками подвески двигателя.

С учетом того, что , и выражения (3.1), реакция определяется

. (3.7)

Проверку правильности определения реакций можно провести, соединив расчетные схемы на рисунках 3.2 и 3.3. При соединении двух объектов видно, что силы и , моменты и компенсируют друг друга. В этом случае реакции , и будут определяться выражениями аналогичными формулам (3.3), (3.5) и (3.7).

3.3 Колесная пара с зубчатым колесом

Схема сил, действующих на колесную пару с зубчатыми колесами приведена на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 – Схема сил, действующих на колесную пару с зубчатыми колесами

Момент передается на колесную пару с зубчатыми колесами в виде силы от шестерни. 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

. (3.8)

С учетом выражения (3.3) и получим

. (3.9)

Уравнение проекций на ось y имеет вид

. (3.10)

Учитывая выражение (3.5) получим

. (3.11)

Уравнение моментов относительно точки А имеет вид

, (3.12)

где – радиус круга катания колеса колесной пары.

Из полученного уравнения можно выразить силу , с учетом формулы (3.1) эта сила определяется следующим выражением

. (3.13)

Правильность записи последнего выражения можно проверить путем объединения объектов на рисунке 3.2–3.4 с последующим составлением уравнений проекций сил и моментов.

3.4 Рама тележки без колесно-моторных блоков

Схема сил, действующих на раму тележки приведена на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 – Схема сил, действующих на раму тележки

На расчетной схеме обозначено следующее: Ш – шкворневой узел; W – сила сопротивления (от кузова локомотива и состава); h – высота шарового шарнира над уровнем осей колесных пар; – база тележки; b – расстояние между точками подвешивания двух двигателей.

Принято, что и так как считается, что электромагнитные моменты двух двигателей одинаковы т.е. .

Уравнение проекций на ось x имеет вид

. (3.14)

С учетом выражений (3.9) и (3.13) получим

. (3.15)

Уравнение проекций на ось y имеет вид

. (3.16)

Из выражения (3.16) будем иметь

. (3.17)

Уравнение моментов относительно точки А₁ имеет вид

. (3.18)

Из полученного уравнения выразим , будем иметь

. (3.19)

3.5 Рама тележки с колесно-моторными блоками

Аналогично предыдущим случаям была проведена проверка путем объединения объектов на рисунках 3.2–3.5. При объединении все внутренние силы компенсируются, как показано на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 – Схема сил, действующих на раму тележки с колесно-моторными блоками

Силы тяги , реакции в опорах и силы сопротивления являются внешними силами.

Уравнение проекций на ось x имеет вид

. (3.20)

С учетом выражения (3.13) имеем

. (3.21)

Уравнение проекций на ось y имеет вид

, (3.22)

или

. (3.23)

Уравнение моментов относительно точки к₁ имеет вид

. (3.24)

Выразим реакцию

. (3.25)

Величина силы тяги определяется электромагнитным моментом и геометрическими параметрами зубчатых колес тягового редуктора ( и ) и радиусом круга катания колеса колесной пары .

4 ОЦЕНКА СТАТИЧЕСКИХ НАГРУЗОК В МОТОРНО-ОСЕВЫХ ПОДШИПНИКАХ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

4.1 Расчет статических нагрузок в моторно-осевых подшипниках и реакции в подвеске тягового двигателя

Из анализа неисправностей колесно-моторного блока электровоза 2ЭС5К видно, что моторно-осевые подшипники имеют повышенный износ, вероятной причиной этому может быть особенность конструкции.

Целью расчетов статических нагрузок в моторно-осевых подшипниках является оценка влияния особенностей конструкции колесно-моторных блоков электровозов ВЛ80 и 2ЭС5К на силы, действующие в элементах тяговой передачи (подвеске тягового электродвигателя, зубчатом зацеплении и вкладышах моторно-осевых подшипников) при действии тягового момента максимального по сцеплению. Как показал анализ конструкции тягового привода электровоза «Ермак», он имеет некоторые отличия от электровоза ВЛ80.

Характеристики

Список файлов ВКР