Антиплагиат_Бакулин_полный (1236058), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Рассмотрим схемы сил действующих в зубчатомзацеплении редуктора КМБ, согласно теории механизмов, силы в зацепленииопределяются в полюсе зацепления. На шестерню действует вращательныймомент, который создаёт распределённую, по контактным линиям зуба колеса,нагрузку. Эту нагрузку заменяют равнодействующей силой Fзк, направленной полинии зацепления nn и приложенной в полюсе. Силами трения пренебрегаюттак как они малы. Равнодействующую силу Fзк раскладывают на окружную ирадиальную, см. рисунок 3.2.Рисунок 3.1 – Формирование силы тяги в КМБ52Рисунок 3.2 – Схема сил действующих в зубчатом зацеплении:1- шестерня тягового электродвигателя, 2 – зубчатое колесо колесной парыВ нормальных условиях работы локомотива, опирающегося колесами нарельс, вследствие горизонтального противодействия рельс, сила Fзк вращаетколесо около мгновенных центров скоростей в точках касания колес с рельсами.В точках касания колес с рельсами оказываются приложенными, кроме силтяжести и вертикальной реакции рельса, горизонтальная сила от колеса крельсу, и равная ей горизонтальная реакция от рельса к колесу Fсц.
Силы Fсц ине уничтожают друг друга, т.к. приложены к разным телам, но равны позначению, поэтому Fзк и есть движущая сила тяги на колесе [8].Вертикальную силу, действующую на зуб, определим по формуле, (3.1)где rш – радиус шестерни, м;ηз – коэффициент полезного действия (к.п.д.) зубчатой передачи;Мд – момент двигателя ТЭД, кН м, рассчитывается по формуле, (3.2)53где Рд – мощность двигателя (ТЭД), Рд = 350 кВт;ηд – к.п.д. двигателя ηд = 0,92;nр – частота вращения ротора ТЭД, рассчитывается по формуле, (3.3)где μ – передаточное число редуктора;Vр – расчетная скорость, Vр = 18,5 км/ч;Dк – диаметр колеса по кругу катания, Dк = 1,08 м.Таблица 3.1 – Значения параметров зубчатого зацепления КМБПараметры Значения параметровМежосевое расстояние а, мм 468,8Число зубьев:- шестерни z1- зубчатого колеса z22073Передаточное число и 3,65Угол наклона зубьев (делительный) β, град 0Номинальный исходный контур:- угол главного профиля α, град- коэффициент высоты головки ha201Делительный диаметр, мм:- шестерни d1- зубчатого колеса d2200730Коэффициент полезного действия зубчатойпередачи0,98Подставив численные значения из таблицы 3.1 в формулы (3.1- 3.3),получим54об/мин;кН м;кН.Равнодействующую силу, действующей по касательной к делительнойокружности зубчатого колеса, рассчитываем по формуле, (3.4)где α – угол главного профиля (эвольвентной формы зуба), α = 200.Подставив численные значения, получимкН.Сила тяги колесно-моторного блока тепловоза будет формироваться в точкеК тягового механического редуктора, (рисунок 3.1), а реализация её происходитв точке Т и будет соответствовать:, (3.5)где Rз – радиус зубчатого колеса, Rз = 0,365 м;Rб – радиус колеса по кругу катания, Rб = 0,54 м.Подставив численные значения, получимкН.553.1.1 Определение разгружающих и догружающих сил в раме тележкив зависимости от располождения ТЭДВ зависимости от расположения ТЭД на раме тележки в возникаютразгружающие и догружающие силы, которые будут влиять на работу моторносевого подшипника.
Так же от возникающих сил в значительной степенизависит использование сцепного веса локомотива. Двигатель может бытьрасположен за и перед осью в зависимости от направления движения, какпоказано на рисунке 3.3.Рисунок 3.3 – Схема расположения ТЭД относительно оси колесной пары: а)расположение ТЭД за осью; б) расположение ТЭД перед осью.В первом случае вертикальная составляющая сила, создаваемаякрутящим моментом ТЭД на зубчатом колесе, будет разгружать КП.
Во второмслучае сила нагружает КП.56Сила будет нагружать МОП, составляющая этой силы на осьрасчитывается по формуле, (3.6)где b – расстояние от центра оси колесной пары до 89 подвески ТЭД, b = 1 м.Подставив численные значения, получимкН.При вращении якоря двигателя возникает момент Мд, направленный почасовой стрелке. Равновеликий ему, но обратный по знаку момент Мс будетпередаваться на остав двигателя. Момент ТЭД Мд будет нагружать ось, силой Рси разгружать подвеску ТЭД [10].Нагружающую силу Рс, кН возникающую от момента ТЭД Мд найдем поформуле. (3.7)Подставив численные зачения в формулу (3.7), получимкН.При движении локомотива, когда ТЭД находится за осью колесной пары,момент ТЭД Мд будет разгружать подвеску двигателя с силой Рв, котораярассчитывается по формуле. (3.8)57Подставив численные значения в формулу (3.8), получимкН.Расчетная схема КМБ представлена на рисунке 3.4Рисунок 3.4 – расчетная схема КМБРассмотрим опорно-осевое подвешивание ТЭД, расположенное за осью по58направлению движения (рисунок 3.5).Рисунок 3.5 – Опорно-осевое подвешивание ТЭДСилы, изменяющие нагрузку правого и левого колес (параметры перегруза,недогруза колесных пар), рассчитываются по формуле, (3.9)59.
(3.10)По формулам (3.9) и (3.10) определим силы, изменяющие нагрузку правого илевого колес, численные значения параметров представлены в таблице 3.2.Таблица 3.2 – Геометрические параметры КМБ, (в миллиметрах)abcghkmnq468,8 1000 531,2 102 940 258 1300 280 510Произведем расчет при расчетной скоростиТогда максимальная разгрузка КП кН.Произведем расчет при скорости 60 км/чоб/мин, кН м, = 28,02 кН;60По составленным выражениям (3.9) и (3.10) следует, что используя толькостатическую составляющую силы приложенной к зубчатому колесу,определяющим фактором являются геометрические параметры конструкцииКМБ и его подвешивания [9].3.1.2 Определение статических сил в системе подвешивания ТЭДОпорно-осевое подвешивание ТЭД 7 тепловоза 2ТЭ25А с основнымигабаритными размерами 7 представлено на рисунке 3.4.
Подвеска должнаобеспечивать снижение динамических воздействий на КМБ, возникающих притрогании с места и 7 при прохождении колесной парой неровностей пути. 7Связь ТЭД с рамой тележки – маятниковая. Подвешивание ТЭД к раметележки осуществлено через поводок, имеющий на концах две головки срезиновыми или полиуретановыми сайлентблоками ( 7 шарнирами). Верхнийшарнир поводка устанавливается в кронштейн, приваренный к раме тележки, анижний шарнир поводка – в аналогичный кронштейн, закрепленный болтами наостове ТЭД. Клинообразные концы осей шарниров 7 крепятся в кронштейнахкаждый двумя болтами, зафиксированными стопорными шайбами.
В качествестраховки от падения 7 ТЭД на рельсовый путь при обрыве поводка служатспециальные приливы на остове ТЭД и среднем брусе рамы тележки. 7Для оценки эксплуатационной надежности элементов подвешивания ТЭДвыполним анализ 7 состояния материала поводка в процессе циклическогонагружения при движении по стыковому рельсовому пути [8].
7Произведем расчет напряжении в положении статического равновесия порасчетной схеме, приведенной на рисунке 3.4.61Составим уравнение равновесия, (3.11), (3.12)где Рд – вес двигателя, кН;Рт - усилие в поводке подвески ТЭД, Кн;R – нагрузка на ось колесной пары, 7 кН.Усилие в поводке 7 подвески ТЭД определяется по формуле. (3.13)Нагрузка на ось колесной пары определяется по формуле.
(3.14)Подставив численные значения в формулы (3.13) и (3.14), получимкН;кН.При движении локомотива по рельсовому пути возникают дополнительныеимпульсы, вызывающие перемещение центра тяжести ТЭД и в суммесоздающие продольные силы Pпр, которые в свою очередь оказываютнеблагоприятное воздействие на условия взаимодействия колеса с рельсом и наработу колесно-моторного блока в целом.3.1.3 Расчет тяговых характеристик с учетом кинетики62Определим момент инерции вращающихся элементов КМБМомент инерции колеса определим по формуле, (3.15)где mк – масса колеса, кг;Rб – радиус колеса, м.Момент инерции зубчатого колеса определим по формуле, (3.16)где – коэффициент редукции (для спицевого зубчатого колеса = 0,7-0,9);mз – масса зубчатого колеса;Rз – радиус зубчатого колеса.Момент инерции шестерни определим по формуле, (3.17)где - для шестерни (0,9-0,95);mш – масса шестерни;rш – радиус шестерни.Момент инерции ротора тягового двигателя определим по формуле, (3.18)где - для ротора (0,5-0,6);mр – масса ротора;Rр – радиус ротора.Момент инерции оси колесной пары определим по формуле, (3.19)где mо – масса оси;Rо – радиус оси;63Рассчитаем по формулам (3.15 – 3.19) моменты инерций элементов КМБ.Данные расчета сведены в таблицу 3.3.Таблица 3.3 – Моменты инерций элементов КМБНаименование элемента Масса, кгРасстояние,,мМоментинерции,кг∙м2колесо 624 0,540 90,97зубчатое колесо 232 0,365 10,81шестерня 26,7 0,1 0,11ротор двигателя 632 0,246 9,56ось КП 689 0,117 9,43Определение кинетической энергии вращающихся массКинетическую энергию элементов колесно-моторного блока определим поформуле,(3.20)где ωв – модуль ускорения, 1/с, для инженерных расчетов можновоспользоваться приближенным выражением,(3.21) 89где Vл – скорость локомотива, км/ч;R – радиус колеса по кругу катания, м.Подставляем численные значения в формулу (3.21) и полученные данныесводим в таблицу 3.4.64Таблица 3.4 – Изменение угловой скорости элементов КМБ в зависимости отскорости движения локомотиваСкоростьлокомотиваVл, км/чУгловая скорость элементов КМБ, 1/сколесозубчатоеколесошестерняротордвигателяоськолеснойпары18,5 34,25926 50,68493 185 75,20325 158,119720 37,03704 54,79452 200 81,30081 170,940230 55,55556 82,19178 300 121,9512 256,410340 74,07407 109,589 400 162,6016 341,880350 92,59259 136,9863 500 203,252 427,350460 111,1111 164,3836 600 243,9024 512,820570 129,6296 191,7808 700 284,5528 598,2906Подставляем численные значения в формулу (3.20) и полученные данныесводим в таблицу 3.5.Таблица 3.5 – Изменение кинетической энергии вращающихся масс взависимости от скорости движения локомотиваVЛ, км/ч TК, Дж ТЗ, Дж ТШ, Дж ТР, Дж ТО, Дж ΣТ, Дж18,5 283513,9 5922,843 2,2385 6873,096 14060,77 155186,420 306501,5 6403,074 2,42 7430,374 15200,84 167769,130 459752,3 9604,611 3,63 11145,56 22801,26 251653,740 613003 12806,15 4,84 14860,75 30401,68 335538,250 766253,8 16007,68 6,05 18575,93 38002,09 419422,860 919504,5 19209,22 7,26 22291,12 45602,51 503307,370 1072755 22410,76 8,47 26006,31 53202,93 587191,9Произведем расчет силы тяги в точке контакта колеса с рельсом и силы тягилокомотива при изменении скорости движения, в зависимости от разницытолщины бандажа колесных пар, полученные данные сведем в таблицу 3.6.65Таблица 3.6 – Данные расчета силы тяги в зависимости от разницы бандажаРасчет силы тяги при минимальной толщине бандажаVл,км/ч18,5 20 30 40 50 60 70Fт, кН 448,39 414,76 276,51 207,38 165,9 138,25 118,5Расчет силы тяги при максимальной толщине бандажаVл,км/ч18,5 20 30 40 50 60 70Fт, кН 457,24 422,94 281,96 211,47 169,17 140,98 120,84Расчет силы тяги при разнице бандажей в 10 ммVл,км/ч18,5 20 30 40 50 60 70Fт, кН 455,97 421,77 281,18 210,88 168,71 140,59 120,5По расчетным данным построим график тяговой характеристики локомотивас учетом одной секции и сравним с характеристикой по паспортным данным,см.
рисунок 3.6.Рисунок 3.6 – График сравнения тяговых характеристикТяговая характеристика тепловоза 2ТЭ25А по паспортным даннымприведена в приложении А, рисунок А.1.На основании проведенных тяговых расчетов можно сделать вывод, чтоформирование силы тяги по новой теории происходит в точке К (рисунок 3.1)тягового механического редуктора, а реализация её происходит в точке Тконтакта колеса и рельса, при проведении данного исследования на локомотиве2ТЭ25А сила тяги расчетная, больше силы тяги по паспортным данным на14,7 %.3.2 Показатель обточки бандажей колесных пар тепловоза 2ТЭ25А похарактеру их повреждений66Анализ по обточкам бандажей колесных пар тепловоза 2ТЭ25А за 2016 год,показал эффективность его работы в целом и позволил сделатьсоответствующие выводы по эксплуатационным проблемам данной сериилокомотивов.По данным отчетов ремонтного депо за 2016 год, из 57 локомотивов серии2ТЭ25А, на 51 локомотиве производилась обточка бандажей колесных пар, см.таблицу 3.7.Таблица 3.7 – Показатель обточки бандажей колесных пар локомотивов похарактеру поврежденийХарактер поврежденийизнос всегогребняпрокат ползунразностьбандажейвыщербины прочие496 8 33 287 307 105 1236Общее количество по обточкам бандажей по номеру колесных парприведено в таблице 3.8.Таблица 3.8 – Количество обточек бандажей по номеру колесной пары1 кп 2 кп 3 кп 4 кп 5 кп 6 кп202 202 227 196 197 212Данные количества обточек бандажей колесных пар по номеру локомотивовприведены в приложении Б, таблица Б.1.По статистике на 2016 год по сети дорог ОАО «РЖД», норма износаповерхности бандажа 0,2 мм на 10000 км пробега.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
