ВВЕДЕНИЕ

Целью данного курсового проекта является изучение теоретических основ проектирования основных систем локомотива. Изучается конструкция тепловоза, его основные характеристики, а также методы проектирования. Работа состоит из определения электромеханических, тяговых и экономических характеристик проектного тепловоза, а также определения его геометрического и динамического вписывания в кривой участок пути. Вычерчен общий вид тепловоза с указанием размещения на нем основного и вспомогательного оборудования.

1 Расчет и проектирование технико-экономических характеристик тепловоза

1.1 Расчет параметров тягового редуктора

Крутящий момент с вала тягового электродвигателя (ТЭД) на колесную пару передается через зубчатый одноступенчатый цилиндрический редуктор.

Основным параметром, оказывающим влияние на тяговые свойства колесно-моторного блока (КМБ) в целом, является передаточное число зубчатой передачи этого редуктора.

Передаточное число определяется по формуле

			(1)
где –	конструкционная скорость движения тепловоза, =100 км/ч;
–	диаметр колеса, = 1,05 м;
–	максимально допустимая частота вращения якоря ТЭД, = 2200 об/мин

Окончательное значение передаточного числа устанавливается с учетом принятой длинны централи А, которая показывает расстояние между осями якоря ТЭД и колесной пары

		(2)
где А–	длина централи, А = 468,8 мм;
–	модуль зубчатого зацепления, = 10 мм;
–	числа зубьев ведущей и ведомой шестерен.

Числа зубьев ведущей шестерни и ведомого зубчатого колеса определяются из совместного решения двух уравнений

	(3)
	(4)

Подставляя численные значения и решая совместно систему, получим

Принимаем значения z₁ = 17 и z₂ = 76.

Окончательно устанавливаем передаточное отношение

Произведем перерасчет максимально допустимой частоты вращения якоря ТЭД, n_дmax, в соответствии с полученным значением передаточного отношения

	(5)

Проверка расстояния между нижней частью кожуха и головки рельса

		(6)
где С –	расстояние от торца зубьев ведомого колеса до нижней поверхности кожуха, С = 25 мм;
–	диаметр делительной окружности ведомого колеса, мм
			(7)

1.2 Расчет электромеханических и электротяговых характеристик кмб

Электротяговыми характеристиками КМБ называют зависимости касательной силы тяги и скорости движения тепловоза от величины тока нагрузки:

Для построения внешней характеристики генератора, без которой нельзя построить электромеханические характеристики ТЭД, поступают следующим образом.

Находим длительную мощность генератора, кВт

			(8)
где –	эффективная мощность дизеля, =2200 кВт;
–	КПД генератора, принимаем = 0,96;
–	коэффициент, учитывающий затраты мощности на вспомогательные нужды
			(9)
где –		мощность, затрачиваемая на привод вспомогательных агрегатов, кВт.

Приближенно затраты составляют 8-10% от эффективной мощности

Определим длительные параметры тягового генератора

		(10)
где –	максимальное напряжение генератора, UГmax = 700-950 В;
–	относительное значение максимального напряжения.

Для определения находим относительные значения максимальной скорости движения тепловоза, при которой используется полная мощность дизеля

		(11)
где –	максимальная скорость движения, = 100 км/ч;
–	длительная (расчетная) скорость, = 26 км/ч

По универсальной характеристике ТЭД [1] для значения по кривой полагая, что для ослабления поля , находим значение при котором используется полная мощность дизеля. Для полученного значения по универсальной характеристике генератора [1] определим . Относительное значение максимального напряжения получается = 1,54.

Подставив полученное значение в выражение (10), получим

Длительный ток генератора, A

	(12)

Расчет электромеханических характеристик ТЭД проектного тепловоза ведем следующим образом.

Определяем длительную мощность ТЭД, кВт

		(13)
где К –	количество ТЭД, К = 6

Длительная сила тяги одного КМБ

		(14)
где ηд∞ –	КПД электродвигателя при длительном режиме, ηд∞ = 0,915

Длительный вращающий момент ТЭД, кН·м

		(15)
где ηзп –	КПД зубчатой передачи тягового редуктора, ηзп = 0,975

Длительная частота вращения ТЭД, об/мин

	(16)

Длительное значение тока нагрузки ТЭД проектного тепловоза при параллельном соединении ТЭД, А

	(17)

Электромеханические характеристики ТЭД проектного тепловоза определяются из соотношений

	(18)
	(19)
	(20)

Для каждого значения по универсальным характеристикам ТЭД [1] определим и .

Значение силы тяги КМБ, кН

(21)

Скорость движения тепловоза, км/ч

(22)

Расчет электротяговых характеристик КМБ проектируемого тепловоза представлен в таблице 1.

Таблица 1 – Расчет электротяговых характеристик КМБ проектируемого тепловоза

			Режим работы тяговых электродвигателей
			ПП (α=100%)					ОП1 (α1=60%)					ОП2 (α2=38%)
	Iд	Mд		nд	Fд	Vд	Mд		nд	Fд	Vд	Mд		nд	Fд	Vд
–	А	кН·м		об/ мин	кН	км/ч	кН·м		об/ мин	кН	км/ч	кН·м		об/ мин	кН	км/ч
0,65	411	2,80		1061	23,3	47	2,03		1447	16,8	64	1,33		2186	11,1	97
0,8	506	3,55		804	29,5	36	2,80		1061	23,3	47	2,00		1479	16,6	65
1,0	633	4,83		583	40,1	26	3,68		804	30,6	36	2,75		1061	22,8	47
1,2	760	6,11		476	50,7	21	4,85		585	40,3	26	3,68		804	30,6	36
1,4	886	7,47		386	62,0	17	6,08		476	50,5	21	4,85		585	40,3	26
1,6	1013	9,34		305	77,5	14	7,47		386	62,0	17	6,13		476	50,9	21

По результатам расчётов построим электротяговые характеристики КМБ проектируемого тепловоза, представленные на рисунке 1.

Рисунок 1 – Электротяговые характеристики КМБ проектируемого тепловоза