27. Нагрузки элементов передачи от тягового момента

Рассмотрим силы, действующие на элементы тягового привода первого класса, с двусторонней передачей (рис. 5.1). Приняты следующие допущения: скорость движения постоянна; потерями на трение в узлах экипажа можно пренебречь; момент тягового двигателя на валу якоря равен элек­тромагнитному; вес тел не учитывается с целью упрощения уравнений.

Рис. 5.1. Схема привода 1 класса

На вал якоря действует электромагнитный момент , который передается на шестерни и далее через, большие зубчатые колеса на ось колесной пары.

Передачу тягового момента на колесную пару рассмотрим для каждого элемента привода первого класса.

1. Якорь тягового двигателя с зубчатой шестерней (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Схема сил, действующих на шестерню

Выделим из общей схемы тягового привода только якорь двигателя с шестернями (рис. 5.2). 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 4.2 видно, что . Сила в зацеплении определяется следующим выражением

, (5.1)

где – радиус делительной окружности шестерни.

2. Статор тягового двигателя (рис. 5.3).

Рис. 5.2. Схема сил, действующих на статор тягового двигателя

Рассмотрим силы, действующие на систему без якоря. Точка А является опорой редуктора и первой опорой двигателя (для привода первого класса) совпадающей с продольной осью колесной пары. Точка В - вторая опора (подвижная) тягового двигателя. На статор тягового двигателя действует момент равный по величине но противоположенный по направлению. В подшипниках статора (со стороны якоря) возникает сила . Совместное действие и вызывает появление в опорах реакций , и . Для определения указанных реакций, запишем уравнения проекций на оси x и y и уравнение моментов относительно точки А.

Уравнение проекций на ось x имеет вид

, (5.2)

где – угол между линией централи двигателя и плоскостью пути.

Так как , то реакция определяется

. (5.3)

Уравнение проекций на ось y имеет вид

, (5.4)

Реакция определяется

. (5.5)

Уравнение моментов относительно точки А имеет вид

, (5.6)

где – расстояние между точками подвески двигателя.

С учетом того, что , и выражения 5.1, реакция определяется

. (5.7)

Проверку правильности определения реакций можно провести, соединив расчетные схемы на рисунках 5.2. и 5.3. При соединении двух объектов видно, что силы и , моменты и компенсируют друг друга. В этом случае реакции , и будут определяться выражениями аналогичными формулам 5.3, 5.5 и 5.7.

3. Колесная пара с зубчатым колесом (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Схема сил, действующих на колесную пару с зубчатыми колесами

Момент передается на колесную пару с зубчатыми колесами в виде силы от шестерни. 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

. (5.8)

С учетом выражения 2.3. и получим

. (5.9)

Уравнение проекций на ось y имеет вид

. (5.10)

Учитывая выражение 5.5. получим

. (5.11)

Уравнение моментов относительно точки А имеет вид

, (5.12)

где – радиус круга катания колеса колесной пары.

Из полученного уравнения можно выразить силу , с учетом формулы 5.1 эта сила определяется следующим выражением

. (5.13)

Правильность записи последнего выражения можно проверить путем объединения объектов на рис. 5.2. - 5.4. с последующим составлением уравнений проекций сил и моментов.