ПЗ (1233332), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Первый критерий – степень защищенности ТЭД от воздействия динамических сил. Очевидно, что двигатель в приводе второго класса достаточно защищен от воздействия вертикальных вертикальных динамических сил, так как он имеет опорно-рамное подвешивание.

Второй критерий – степень защищенности редуктора от воздействия динамических сил. Аналогично считается плохо защищенным от вертикальных динамических сил редуктор, опирающийся на ось колесной пары, и хорошо защищенным – установленный на тележке или кузове.

Третий критерий – степень защищенности кинематической цепи, передающей вращение, от воздействия динамических моментов.

Рассмотрим работу тягового привода электровоза переменного тока ЭП1 на примере классификации привода с опорно-осевым подвешиванием редуктора и опорно-рамным подвешиванием тягового электродвигателя.

3.4 Классификация привода с опорно-осевым подвешиванием редуктора и опорно-рамным подвешиванием тягового электродвигателя

Такой привод имеет кинематическую схему передачи схожую с приводом с опорно-осевым подвешиванием редуктора и двигателя, отличием является то, что роль водила в дифференциальном механизме передачи играет корпус редуктора и последовательно включены два механизма передачи вращательного движения: планетарный зубчатый механизм и муфта.

С учетом этого введем понятие передаточного отношения привода как отношения скоростей вращения якоря двигателя и колесной пары по формуле

(3.1)

Скорость вращения колесной пары определяется по формуле

, (3.2)

где V – скорость движения локомотива;

– радиус колеса по кругу катания.

Для случая v=const и отсутствия эксцентриситета колеса, то есть при =const, можно записать, что суммарный момент на валу тягового двигателя определяется по формуле

. (3.3)

Таким образом, динамическая составляющая момента является функцией изменения передаточного отношения системы привода.

Если есть величина постоянная, то суммарный момент на валу ТЭД будет равен нулю, т.е. вредное динамических моментов устранено и тяговый привод является совершенным по третьему критерию, указанному в пункте 3.3. В действительности, в полном противоречии с общепринятым суждением о том, что передаточное отношение привода постоянно и выражается числом, величина не постоянна, различна для разных систем привода и является функцией многих переменных. Определим ее для привода с опорно-осевым подвешиванием редуктора и опорно-рамным подвешиванием тягового электродвигателя, как в рассматриваемом в дипломном проекте электровозе переменного тока ЭП1. Кинематическая схема и расположение векторов скоростей точек опирания опорно-осевого редуктора представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Кинематическая схема и расположение векторов скоростей точек опоры опорно-осевого редуктора: А – точка крепления подвески редуктора к раме тележки; В – то же к корпусу редуктора; O1 – ось шестерни зубчатой передачи; О1D – lя – расстояние от центра масс тележки до оси шестерни; OB=lp – база подвешивания редуктора к раме тележки; bп – расстояние от продольной оси симметрии тележки до подвески редуктора; bф – расстояние от продольной плоскости симметрии редуктора до шарнира муфты на валу шестерни; -расстояние от центра масс колесной пары до плоскости подвески редуктора; bq – расстояние от продольной оси симметрии тележки до шарнирной муфты на валу якоря двигателя; D – центр масс подрессоренных частей тележки; E – центр масс двигателя; F – центр масс колесной пары

Так как роль водила в дифференциальном механизме передачи играет корпус редуктора и последовательно включены два механизма передачи вращательного движения, значение передаточного отношения привода будет иметь вид определяемый формулой

, (3.4)

где – передаточное отношение механизма муфты.

Первая производная угла поворота редуктора определяется по формуле

(3.5)

где , – расстояния между двумя продольными вертикальными плоскостями, проходящими соответственно через центры масс колесной пары (тележки) и плоскость подвески редуктора.

Момент на валу якоря определяется по формуле

(3.6)

Из этого выражения следует, что в общем случае по третьему критерию привод с опорно-осевым подвешиванием редуктора и рамным двигателя имеет худшие динамические свойства, чем привод первого класса, так как а . Если можно принять , то муфта не имеет кинематической погрешности, что показывает формула

, (3.7)

где

Сравнивая выражения (3.6) и (3.7), легко убедиться в полном совпадении их структуры. Однако и в этом случае при прочих равных условиях динамический момент на валу якоря будет больше, чем в системе с опорно-осевым подвешиванием двигателя, так как база опирания редуктора по конструктивным соображениям всегда меньше, чем база подвешивания двигателя.

Часто причиной сознательного уменьшения базы опирания редуктора является неудачный выбор тяговой муфты с малой допустимой расцентровкой; для уменьшения последней приходится приближать точку подвеса редуктора к оси малой шестерни.

Правда, как и в системе с опорно-осевым подвешиванием ТЭД, не исключена возможность снижения переменной составляющей передаточного отношения в результате приближения значения угла к . Принимая , приходим к схеме с горизонтальной реактивной тягой. Таким образом, кинематически устранена связь между движением колесной пары по координате и якорем по координате .

Схема с горизонтальной реактивной тягой особенно эффективна, если центр масс тележки расположен выше оси колесной пары на расстояние , в этом случае , и динамические моменты в приводе не возникают.

Как следует из проведенного анализа, степень динамического совершенства передачи связана только частично с размещением двигателя и редуктора. Основным признаком, определяющим нагружение передачи динамическим моментом, является наличие связи между движениями колесной пары и якорем двигателя.

4 СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО МОМЕНТА

Важнейшим направлением уменьшения динамических реакций в тяговом приводе является снижение возмущающих сил от взаимодействия с путем, которые в свою очередь вследствие кинематического характера возмущения прежде всего зависят от наличия жесткой связи между колесной парой и основными массами тягового привода.

Основным путем устранения жесткой связи колесной пары с массой двигателя является размещение последнего на подрессоренных частях. Менее очевидны пути устранения жесткой связи колесной пары с якорем по координатам .

Зная, что динамический момент на валу якоря , рассмотрим формирование при проходе неровности пути.

Для удобства поэтапного анализа, кинематическую цепь, преобразующую вертикальное движение колесной пары во вращательное якоря, можно разбить на ряд кинематических пар и простейших механизмов, преобразующих соответственно:

а) вертикальное движение колесной пары в вертикальное движение точки водила (т.е. корпуса редуктора для привода второго класса);

б) вертикальное движение точки редуктора во вращательное движение водила ;

в) вращательное движение водила во вращательное движение шестерни .

На рисунке 4.1 приведены соотношения, характеризующие каждый из возможных способов снижения динамического момента.

Рисунок 4.1 – Соотношения характеризующие способы снижения динамического момента [3]

В случае если все звенья указанной цепи жесткие, а передаточные отношения механизмов отличны от нуля, реализуется инерционная (жесткая) связь между вертикальным перемещением колесной пары и вращением якоря (рисунок 4.1, п. 1 и 2).

Эта жесткая связь может быть разорвана кинематически путем применения схемы с горизонтальной реактивной тягой или путем использования редуктора с (рисунок 4.1, п. 4 и 6).

Вместе с тем жесткая связь может быть разорвана также введением в цепь упругих звеньев:

а) упругого опирания двигателя с редуктором на колесную пару (рисунок 4.1, п. 3).

б) упругого подвешивания тягового редуктора на упругом элементе, так называемом амортизаторе подвески редуктора (рисунок 4.1, п. 5);

в) введения упругого венца большого зубчатого колеса (рисунок 4.1, п. 7).

Наряду с положительным эффектом пунктов 4 и 6, они имеют и отрицательные последствия – увеличение вертикальных скоростей и ускорения центра масс редуктора.

Приведенные на рисунке 4.1 решения раскрывают принципиальную возможность снижения динамических моментов в приводе; что же касается количественных оценок возможного эффекта, то они целиком зависят от возможностей выбора параметров связей, которые часто определяются рядом габаритных, прочностных и конструктивных ограничений.

Сравнивая исходные кинематические соотношения в приводах первого и второго класса (рисунок 4.1, п. 1 и 2), можно видеть, что при проходе неровности пути малой шестерне в том и другом случае задается не только поступательное, но и вращательное движение, которое, будучи передано якорю, вызовет появление динамического момента. В этом, собственно, и проявляется кинематическое несовершенство приводов класса I и II, заставляющее искать пути снижения динамических моментов.

В приводе второго класса ввиду того, что базу опирания редуктора стараются приблизить к величине R+r для уменьшения расцентровки муфты, этот момент при прочих равных условиях может быть больше, чем в приводе первого класса.

Эта особенность не была известна в период создания нового поколения пассажирских электровозов серии ЭП1. Только введение упругих элементов и некоторые улучшения кинематики привода (резиновый амортизатор подвески редуктора, упругая резино-кордная тяговая муфта, увеличение базы опирания редуктора вместе с дальнейшим снижением жесткости его подвески) позволили повысить надежность узла тягового привода.

В случае применения горизонтальной реактивной тяги вертикальное движение колесной пары кинематически не связано с вращением якоря (рисунок 4.1, п. 4) и таким образом последний защищен от возмущения со стороны пути.

Для количественной оценки влияния рассмотренных приемов на снижение динамических моментов и их реакций необходимо оценить вынужденные колебания связанной нелинейной системы «экипаж – путь – привод» под воздействием соответствующих возмущений, в первую очередь возмущений от прохода колесом неровностей пути. В дипломном проекте такую задачу решим с помощью ЭВМ с установленным программным обеспечением Maple 2016.

Характеристики

Список файлов ВКР