23. Критерии оценки динамических качеств привода.

Назначение тягового привода - создание и передача на колесную пару тягового момента, по существу статического. Кроме статической (полезной) составляющей, в процессе движения локомотива появляется динамическая составляющая. Она является вредной и возникает из-за непрямолинейности траектории колеса, кинематического несовершенства схемы или конструкции тяговой передачи и ряда других причин. К вредным нужно отнести также динамические на­грузки, вызванные переменными ускорениями корпусов тягового двигателя и редуктора. Передачу тягового момента можно было бы осуществить при отсутствии динамических нагрузок, т. е. в стационар­ных условиях. Поэтому в качестве критериев для оценки ди­намических качеств привода принимаются отличия действительных условий ра­боты его основных элементов от идеальных стационарных.

Идеальные стационарные условия работы характеризуются следующими факторами:

• отсутствием динамических сил, действующих на корпус тягового двигателя и редук­тора;

• отсутствием динамических составляющих тягового момента и его ре­акций;

• соосным расположением ведущих и ведомых валов, а следовательно, отсутствием относительных перемещений шарнирных элементов муфт.

Для оценки динамического совершенства тягового привода целе­сообразно принять следующие критерии:

• степень защищенности тягового двигателя и редуктора от динамических сил;

• степень за­щищенности кинематической цепи, передающей вращение, от динамичес­ких моментов;

• уровень относительных угловых перемещений шарнирных элементов муфт.

Для количественной оценки динамического совершенства по выбранным критериям принимаются:

• ускорение центра масс тягового двигателя и корпуса редуктора;

• динамический момент на валу якоря тягового двигателя;

• угол закручивания шарнирных эле­ментов муфт.

Рассмотрим основные критерии динамического совершенства тягового привода.

Первый критерий - степень защищенности тягового двигателя от воз­действия динамических сил. Очевидно, что двигатель плохо защищен от воздействия вер­тикальных динамических сил в приводе 1 класса (опорно-осевое подвешивание), так как он опирается на ось колесной пары и достаточно защищен в приводе 2 и 3 классов (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. Проведем анализ для условий режима движения с постоянной скоростью при постоян­ном электромагнитном моменте двигателя при опорно-осевом подвешивании. В этом случае суммарный мо­мент на валу тягового двигателя

, (4.1)

где – электромагнитный момент на валу якоря (полезный);

– динамический момент на валу якоря (вредный).

Динамический момент зависит от углового ускорения вала якоря и момента инерции якоря и определяется выражением

, (4.2)

где – угловая скорость якоря (частота вращения);

– момент инерции якоря относительно его оси вращения.

Введем понятие передаточного отношения привода как отношения угловых скоростей вращения якоря двигателя (или шестерни) и колесной пары (или зубчатого колеса)

, (4.3)

где ( ) – угловая скорость якоря (частота вращения);

( ) – угловая скорость вращения колесной пары.

Угловая скорость вращения колесной пары считается известной и определяется

, (4.4)

где – скорость движения локомотива;

– радиус колеса по кругу катания.

Если скорость движения локомотива постоянная и отсутствует эксцентриситет (радиус постоянный) с учетом выражения (4.3) можно записать

. (4.5)

Вывод: Динамический момент является функцией изменения передаточного отношения системы тягового привода ЭПС. Если = const, то , т.е. вредное влияние динамических моментов устранено и тяговый привод является совершенным по третьему критерию. В действительности величина передаточного отношения непостоянна и является функцией многих переменных.