Диплом (1234280), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

3 СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ В ЭЛЕМЕНТАХ ТЯГОВОГО ПРИВОДА ЭЛЕКТРОВОЗОВ ВЛ80С И 2ЭС5К

3.1 Причины возникновения динамических нагрузок

На локомотив, как на механическую систему, действует большое количество различных возмущающих факторов, которые вызывают динамические силы и моменты [3, 4]. Условно их можно разделить на внешние и внутренние. К внешним относятся факторы, природа которых не зависит от свойств локомотива. К внутренним, – появление которых обусловлено свойствами локомотива. Кроме того, различают возмущения силовые, кинематические и параметрические. Внешние силовые возмущения возникают при изменении сопротивления движению поезда (локомотива), кинематические – обусловлены непрямоли-нейностью пути в профиле, вызванной переломами профиля и возвышениями рельсов, а также местными дефектами верхнего строения пути; параметрические – неравномерностью распределения диссипативных, инерционных и упругих свойств пути по его длине.

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.

3.2 Силы, действующие на шестерню, статор ТЭД, колесную пару с зубчатым колесом электровоза ВЛ80С

Схема сил, действующих на шестерню, представлена на рисунке 3.1 [3].

Рисунок 3.1 – Схема сил, действующих на шестерню

Выделим из общей схемы тягового привода только якорь двигателя с шестернями (рисунок 3.1). 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 3.2 видно, что .

Сила в зацеплении , кН, определяется следующим выражением

. (3.1)

Рассмотрим силы, действующие на статор ТЭД одного колесно-моторного блока (рисунок 3.2) [3].

Рисунок 3.2 – Схема сил, действующих на статор одного ТЭД

Уравнение проекций на ось x имеет вид

, (3.2)

Так как , то реакция реакцию по уравнению

. (3.3)

Уравнение проекций на ось y имеет вид

, (3.4)

Определяем реакцию по уравнению

. (3.5)

Уравнение моментов относительно точки А имеет вид

, (3.6)

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

. (3.7)

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

, (3.8)

Равнодействующая сила, действующая на моторно-осевой подшипник, определяется

. (3.9)

Момент передается на колесную пару с зубчатыми колесами в виде силы от шестерни (рисунок 3.3). 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

, (3.10)

Рисунок 3.3 – схема сил, действующих на колесную пару с зубчатыми колесами

С учетом выражения 3.3 и получаем

. (3.11)

Уравнение проекций на ось y имеет вид

, (3.12)

Учитывая выражение 3.5 получаем

. (3.13)

Уравнение моментов относительно точки А имеет вид

Из полученного уравнения можно выразить силу , с учетом формулы 3.1 эту силу определяем следующим выражением

. (3.14)

Рисунок 3.4 – Схема сил, действующих на элементы тягового привода электровоза ВЛ80С в вертикальной плоскости

3.3 Силы, действующие на шестерню, статор ТЭД, 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 ТЭД одного колесно-моторного блока (рисунок 3.5) [3].

Рисунок 3.5 – Схема сил, действующих на статор одного ТЭД

Для практических расчетов силу в зубчатом зацеплении используем формулу (3.8)

.

Уравнение проекций на ось x имеет вид

, (3.15)

Определяем реакцию по уравнению

. (3.16)

Уравнение проекций на ось y имеет вид

. (3.17)

Определяем реакцию по уравнению

. (3.18)

Уравнение моментов относительно точки А имеет вид

(3.19)

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

. (3.13)

Для определения сил, действующих на колесную пару с зубчатыми колесами для электровоза 2ЭС5К необходимо применить формулы (3.10)–(3.14).

Рисунок 3.6 – 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 3.1.

Таблица 3.1 – 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

Окончание табл. 3.1

1	2	3	4	5	6
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 3.1 строим графики зависимостей (рисунок 3.7), (рисунок 3.8), (рисунок 3.9) и (рисунок 3.10).

Характеристики

Список файлов ВКР