ВКР (1229279), страница 8

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

Текст из файла (страница 8)

Мощность, подводимая от дизеля к насосному колесу, определяется по эффективной мощности дизеля

, (3.2)

где β – коэффициент, учитывающий расход мощности на вспомогательные нужды, β=0,9…0,95;

η_пр – к.п.д. пары зубчатых колес повышающего редуктора, η_пр=0,98…0,99.

Передаточное число повышающего редуктора будет определяться

, (3.3)

Число оборотов современных тепловозных дизелей колеблется от 800 до 1500 об/мин. Путем подбора чисел зубьев z_Н и z_Д колес повышающего редуктора можно одну и ту же гидропередачу использовать на тепловозах с дизелями разных мощностей и с различными числами оборотов.

При использовании имеющегося гидротрансформатора передаточное число повышающего 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 γλ₁ – коэффициент момента, взятый для параболы нагружения гидротрансформатора, проходящей через точку максимальной мощности дизеля.

М_Д и n_Д берутся в точке максимальной мощности дизеля на совмещенной характеристике дизеля и гидротрансформатора.

3.2 Выбор числа ступеней скорости и скоростей перехода по ступеням

Для проектирования гидропередачи должны быть заданы: максимальная сила тяги тепловоза F_{к max} на расчетном подъеме при движении поезда с минимальной скоростью v_min и минимальная сила тяги F_{k min} при движении поезда по прямой с максимальной скоростью v_max[6]

; (3.8)

, (3.9)

где η_ГП – к.п.д. передачи тепловоза от дизеля до колес;

N – номинальная мощность дизеля в л.с.

Максимальная сила тяги ограничивается условиями сцепления колес с рельсами

, (3.10)

где Рк – сцепной вес тепловоза, т;

ψ_к – коэффициент сцепления.

Число ступеней скорости определяется по разному для различных схем гидропередач.

Скорость по отдельным ступеням будет равна

; (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, теоретическое число ступеней определится по формуле

. (3.16)

Величина ∆ является скоростной характеристикой дизеля, а величина λ – скоростной характеристикой тепловоза. Чем меньше ∆, тем больше должно быть ступеней скорости. Для гидропередачи, составленной из гидротрансформатора и коробки передач, при работе на первой ступени скорости диапазон используемого передаточного отношения гидротрансформатора изменяется от ноля до значений, при котором момент на турбинном колесе равен моменту на насосном колесе.

На последующих ступенях скорости диапазон используемых передаточных отношений выбирается в пределах , соответствующего равенству М_т=М_н, и i_min, соответствующего тому же значению η_ГТ, что и при i_max. Зависимость между диапазонами скоростей тепловоза и гидротрансформатора , а также число ступеней z в коробке передач по аналогии с предыдущим будет

; (3.17)

откуда число ступеней коробки передач

. (3.18)

При необходимости повысить к.п.д. передачи и число ступеней сужают рабочий диапазон i_гт, 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 скорости , при которой происходит переключение на первую гидромуфту. Если обозначить скорость тепловоза при переходе с первой на вторую гидромуфту через , а максимальную скорость тепловоза при работе на второй гидромуфте через v_max, то обычно принимают

. (3.19)

Причем 1,45 берут для пассажирских тепловозов, а 1,6 – для маневровых и грузовых.

Аналогичные соотношения скоростей тепловоза по отдельным ступеням берут и при других видах многоциркулярных передач. Для определения скоростей тепловоза по отдельным ступеням нужно найти передаточные числа отдельных ступеней скоростей.

Скорость тепловоза v определяется через диаметр колес D_k в метрах и число оборотов колес n по формуле

. (3.20)

Обозначив общее передаточное число от дизеля к колесам тепловоза через , где n_Д – число оборотов дизеля в минуту, и подставив значение в формулу скорости тепловоза, выражение общего передаточного числа от дизеля к колесам примет вид

. (3.21)

В свою очередь общее передаточное число является произведением передаточных чисел отдельных последовательно включенных элементов силовой передачи

, (3.22)

где i_пр – передаточное число повышающего редуктора;

i_гт – передаточное число гидротрансформатора;

i_кп – передаточное число соответствующей ступени коробки перемены передач;

i_ор – передаточное число осевого редуктора.

Для определения передаточного числа соответствующей ступени коробки передач нужно принимать максимальное значение i_гт, а в силу близости i_гтmax к единице, обычно принимают i_гтmax=1.

Передаточные числа отдельных ступеней

. (3.23)

Скорости тепловоза v_ст при переходе с одной ступени на другую приближенно определяется по числу выбранных ступеней скорости. После определения значений i_кп отдельных ступеней производится компоновка коробки передач, устанавливаются окончательные (уточненные) значения i_кпст и по ним находят действительные скорости тепловоза при переключении скоростей, отвечающие выбранным крайним значениям передаточных чисел i_гт гидротрансформатора.

3.3 Построение совмещенных характеристик дизеля и гидромашин

Тяговые и экономические характеристики тепловоза во многом определяются правильным подбором совмещением (согласованием) характеристик дизеля и гидромашины [4].

Характеристика гидромуфты определяется уравнением, представляющим собой зависимость передаваемого гидромуфтой вращающего момента от оборотов ведущего вала [6]

. (3.24)

Все необходимые параметры, характеризующие режим совместной работы гидромуфты с конкретным дизелем, можно получить из совместной характеристики дизеля и гидромуфты (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 – Тяговая характеристика гидромуфты

n_т – число оборотов турбинного колеса; nн – число оборотов насосного колеса; М – момент насосного и турбинного колес; Мнорм – расчетный нормальный момент;ηгм – к.п.д. гидромуфты

На рисунке 3.2 представлены две наиболее распространенные характеристики совместной работы гидромуфты с дизелем. Изменение передаваемого гидромуфтой момента , оборотов насосного колеса и к.п.д. гидромуфты в зависимости от оборотов турбинного колеса n_т показано на рисунке 3.2,а.

Рисунок 3.2 – Характеристики совместной работы гидромуфты с дизелем

а – Зависимость вращающего момента насоса Мн, числа оборотов насосного колеса n_н и к.п.д. гидромуфты от оборотов турбинного колеса nТ; б – зависимость вращающего момента дизеля Мд, момента нагружения гидромуфты М и скольжения гидромуфты S от числа оборотов дизеля

Здесь i_пр и η_пр – соответственно передаточное число и к.п.д. повышающего редуктора.

Эта характеристика может быть построена при наличии характеристик гидромуфты (рисунок 3.1) и внешней характеристики дизеля или получена на стенде при испытании установки дизель – гидромуфта путем нагружения тормозом вала турбинного колеса. Коэффициент полезного действия определяется как отношение

. (3.25)

Зависимость к.п.д. гидромуфты от n_т на совмещенной характеристике не будет прямолинейной, так как обороты дизеля увеличиваются с увеличением nт, при этом к.п.д. имеет сравнительно высокие значения в широком диапазоне изменения оборотов турбинного колеса.

Другой вид характеристики совместной работы дизеля и гидромуфты представлен на рисунке 3.2,б. Здесь характеристика дизеля М_д показана с наложенной на нее кривой нагружения гидромуфты и моментом М (при заторможенном турбинном колесе). На этом рисунке показана также кривая изменения скольжения S гидромуфты, которая представляет собой перевернутую кривую к.п.д. гидромуфты (рисунок 3.2,а).

По холостым оборотам дизеля (n_д=400 об/мин) величина вращающего момента гидромуфты определяется точкой с (рисунок 3.2,а) . При увеличении оборотов дизеля до n_д=500 об/мин момент гидромуфты увеличивается по кривой М до точки d. Эта точка соответствует моменту трогания машины; при этом скольжение гидромуфты S=100 % (точка к). При дальнейшем увеличении n_д момент гидромуфты будет изменяться по кривой М_д, а скольжение S после трогания начнет резко уменьшаться, что указывает на увеличение оборотов турбинного колеса и на повышение к.п.д. гидромуфты.

Задавшись оборотами дизеля n_д, можно по совмещенной характеристике определить передаваемы гидромуфтой момент М_д, величину скольжения S, а по ней - обороты турбинного колеса nт и к.п.д. гидромуфты, т.е. все необходимые параметры, характеризующие совместную работу гидромуфты и дизеля.

При подборе и построении совмещенной характеристики дизеля и гидротрансформатора стремятся обеспечить следующие требования: возможность работы дизеля с максимальной мощностью при наибольшей скорости движения тепловоза; возможность работы гидротрансформатора с максимальным к.п.д. в диапазоне эксплуатационных оборотов дизеля; минимальный расход топлива при максимальном к.п.д. гидротрансформатора и максимальный вращающий момент дизеля при трогании тепловоза с места.

Одновременное достижение всех требований практически невыполнимо. Обычно ищут компромиссное решение между совмещением, обеспечивающим наилучшую тяговую характеристику.

Для построения совмещенной характеристики обычно пользуются «входной» характеристикой гидротрансформатора, показывающей изменение момента М_н от оборотов насосного колеса n_н, а также к.п.д. η при различных передаточных отношениях гидротрансформатора.

Для оценки не отдельно взятого конкретного образца гидротрансформатора, а типа их, независимо от габаритов, применяется безразмерная характеристика. Она представляет собой зависимость коэффициента трансформации момента К, коэффициентов моментов _н насосного и _Т турбинного колес и к.п.д. η от величины передаточного отношения 1/i гидротрансформатора.

Режимы работы гидротрансформатора, соответствующие большим значениям коэффициента трансформации К и низким значениям к.п.д., используется кратковременно - только при трогании и разгоне. Длительное движение на таком режиме нежелательно вследствие быстрого нагрева рабочей жидкости до предельной температуры и необходимости постановки мощного холодильника.

Характеристики

Список файлов ВКР