ТКЛ_1

УДК 629. 42.01 (075.8)

Укладачі

Д. В. Бобирь, М. І. Капіца

Рецензенти:

головний інженер служби приміских пасажирських перевезень В. С. Любка (Придніпровська залізнця),

канд. техн. наук, доц. В. М. Ляшук (ДІІТ)

Теорія та конструкція локомотивів: Методичні вказівки до курсового та дипломного проектування. Розділ «Розрахунок техніко-економічних характеристик тепловоза» /Днiпропетр. націон. унiвер. залiзнич. трансп. ім. ак. В. Лазаряна; Уклад.: Д. В. Бобирь, М. І. Капіца. – Дніпропетровськ, 2009. –20 с.

Методичні вказівки містять методику виконання розрахунку і побудови тягової та те- хніко-економічних характеристик тепловоза.

Iл. 2. Табл. 8. Бiблiогр.: 6 назв.

©Бобирь Д. В. та ін., укладання, 2009

©Вид-во Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна

Загальні вимоги до виконання курсового проекту

Пояснювальна записка та креслення повинні виконуватися згідно з вимогами ЕСКД, [1, 2].

Виконуючи курсовий проект (КП), необхідно враховувати такі загальні вимоги:

–КП виконується на стандартних аркушах паперу (розміром 210×297 мм);

–пояснювальна записка виконується акуратним розбірливим почерком або машинописним способом без скорочення слів (крім традиційно прийнятих);

–розрахункові формули наводяться спочатку в загальному вигляді з використанням літерних символів; надається розшифровка літерних символів з одиницями виміру для величин, що мають вимір, підставляються в формулу числові значення величин та проставляється результат;

–при використанні необхідних розрахунків величин параметрів, таблиць, формул, довідкових матеріалів посилаються на джерело інформації; література, яка була використана під час роботи над КП, наводиться наприкінці роботи (автор, назва книги, місце видання, рік видання та кількість сторінок);

–матеріал КП подається з урахуванням прийнятої в технічній літературі термінології;

–графіки, схеми, ескізи, креслення виконуються на міліметровому папері i вшиваються поміж аркушами КП після першого згадування в тексті. Не дозволяється використовувати в КП ілюстрації, які вирізані або скопійовані з книг, журналів, інструкцій;

–аркушіКП, ілюстрації, таблицітаграфікиобов’язковонумеруються;

–структура пояснювальної записки КП така:

а) титульний лист (перша сторінка); б) завдання на КП; в) зміст; г) розділи КП;

д) перелік літератури, що була використана під час роботи над КП;

– КП, що виконаний без урахування наведених вимог, а також не за своїми даними, не перевіряється і до захисту не допускається.

Виконуючи КП, студент повинен з розумінням використовувати формули, робити висновки після кожного розділу.

3

Зміст курсового проекту

Пояснювальна записка окрім початкових даних повинна містити наступні розділи:

1.Розрахунок техніко-економічних показників проектного тепловоза (дані методичні вказівки).

2.Розробка екіпажної частини тепловоза та визначення її основних параметрів.

3.Динамічне вписування тепловоза в криву.

Курсовий проект підлягає захисту.

Початкові дані

Основні початкові дані якщо не надані керівником курсового проекту, обираються за табл. А.1 та А.2, що наведені у додатку А. Якщо для проектних розрахунків бракує даних, студент має право приймати їх самостійно, керуючись відповідними параметрами тепловоза-зразка.

1. РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ ТЯГОВОГО РЕДУКТОРА

Обертальний момент з вала тягового електродвигуна на колісну пару передається через зубчастий одноступінчастий циліндричний редуктор.

Основним параметром, що впливає на тягові властивості колісномоторного блоку в цілому, є передаточне число зубчастої передачі цього редуктора.

Передаточне число і є відношенням обертального моменту на ободі колеса до моменту на валу тягового електродвигуна (ТЕД), що визначене для тривалого режиму роботи колісно-моторного блока (КМБ)

4

де nдmax – максимальна частота обертання якоря ТЕД (в розрахунках прий-

Передаточне число i1 , визначене по формулі (1.4), не тільки забезпечить параметри Fд∞ , Мд∞ тривалого режиму, відповідно тривалій швидкості ру-

ху тепловоза, але і забезпечить умову міцності ТЕД, частота обертання якоря якого при конструкційній швидкості не перевищить максимального значення

nдmax .

Остаточне значення передаточного числа встановлюється з урахуванням прийнятої довжини централі А, що є відстанню між осями якоря ТЕД і колісної пари:

де m – модуль зубчастого зачеплення; z1 – кількість зубців ведучої шестерні;

z2 – кількість зубців веденої шестерні (зубчастого колеса).

Для тепловозів ТЭП60, ТЭП70 і ТЭП75 довжина централі приймається рівною 520 мм, для тепловозів інших серій – 468,8 мм.

Для тягових передач тепловозів модуль зубчастого зачеплення, що є відношенням діаметру ділильної окружності до зубів шестерні, приймається m =10 .

5

Числа зубів ведучої шестерні z1 і веденого зубчастого колеса z2 визначаються з сумісного рішення двох рівнянь:

Після уточнення чисел зубів z1 і z2 , остаточно встановлюється передаточне число, яке у подальших розрахунках позначається як i2 .

Враховуючи, що КМБ має габаритні обмеження, слід перевірити можливість розміщення в нижній частині габариту рухомого складу веденого зубчастого колеса з кожухом по формулі

де С – відстань від торця зубів веденого колеса до нижньої поверхні кожуха

2. РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕД ТА ЕЛЕКТРОТЯГОВИХ ХАРАКТЕРИСТИК КМБ

Електротяговими характеристиками КМБ називають залежності дотичної сили тяги, яка утворюється на ободі колеса і швидкості руху тепловоза від величини струму навантаження ТЕД – Fд = f (Iд), Vд = f (Iд) .

Вказані залежності можуть бути отримані тільки при сформованому КМБ, який являє собою вузол, що складається з ТЕД, з’єднаного з колісною парою за допомогою тягового редуктора.

Для розрахунку електротягових характеристик використовуються величина передаточного числа редуктора і електромеханічні характеристики тягового електродвигуна, які являють собою залежності обертального моменту і частоти обертання якорі ТЕД від струму навантаження:

Мд = f (Iд), nд = f (Iд) .

6

Електромеханічні характеристики тягового електродвигуна можуть бути отримані розрахунковим шляхом з використанням універсальних характеристик тягових машин: генератора (додаток Б, рис. Б.1) і тягового електродвигуна (додаток Б, рис. Б.2).

Універсальні (безрозмірні) характеристики тягових електричних машин показують залежності між величинами віднесеними до їх тривалих значень.

Для тягового генератора

де ΣРдоп – потужність, що витрачається на привід допоміжних агрегатів, кВт.

Приблизно витрати потужності на привід допоміжних агрегатів ΣРдоп

складають 8–10 % від ефективної потужності. Тривалі параметри тягового генератора:

7

– максимальна напруга генератора, В, в розрахунках приймається в

межах 700–950 В;

– відносне значення максимальної напруги.

Для визначення Uгmax вираховують відносні значення максимальної

швидкості руху тепловоза, при якій використовується повна потужність дизеля

де Vmax – максимальна швидкість руху, км/год.

Для магістральних тепловозів максимальна швидкість рівна конструкційній, а для маневрових тепловозів

Vmax =(0,6 −0,8) Vк .

Після визначення Vmax за універсальними характеристиками ТЕД (див.

рис. Б.2), для значення Vmax по кривій n = n / n∞, вважаючи, що, для максимального значення ослаблення магнітного поля α = 0,38 , знаходимо значен-

ня Iд = I / I∞, при якому використовується повна потужність дизеля. Для отриманого значення Iд по універсальній характеристиці генератора (див.

рис. Б.1) визначимо Umax . Підставивши отриманого значення Umax у вираз (2.5), знаходимо тривале значення напруги генератора.

Тривалий струм генератора Iг∞, А,

Дійсну зовнішню характеристику генератора при відомих тривалих значеннях Uг∞ і Iг∞ отримаємо шляхом перерахунку безрозмірної універсальної характеристики (див. рис. Б.1) за формулами:

8

де Uг , Іг – відносні значення напруги і струму, що отримані за графіком з рис. Б.1.

Результати розрахунку зовнішньої характеристики генератора доцільно звести до таблиці за формою табл. 1.

Таблиця 1

Результати розрахунку зовнішньої характеристики генератора проектного тепловоза

За результатами розрахунку необхідно накреслити на міліметровому папері формату А4 зовнішню характеристику генератора проектного тепловоза.

Розрахунок електромеханічних характеристик ТЕД проектного тепло-

воза виконується наступним чином.

Визначається тривала потужність ТЕД за формулою

9

Тривале значення струму навантаження ТЕД проектного тепловоза при паралельному з’єднанні ТЕД

де К – кількість ТЕД (при їх паралельному з’єднанні) або число паралельних груп (приймається по тепловозу-зразку).

Електромеханічні характеристики ТЕД проектного тепловоза визначаються із співвідношень:

1,6. Для кожного значення Iд по універсальних характеристиках ТЕД (див.

рис. Б.2) визначаються Мд і nд.

Розрахунок електромеханічних характеристик ТЕД виконується для трьох ступенів ослаблення магнітного поля ТЕД ( α =1,0 , α1 =0,6 , α2 =0,38 ). Для пасажирських тепловозів використовується поглиблене ослаблення поля α3 = 0,25. Результати розрахунку доцільно представити у вигляді табл. 2.

Таблиця 2

Результати розрахунку електромеханічних характеристик ТЕД

За результатами розрахунку необхідно накреслити на міліметровому папері формату А4 електромеханічні характеристики ТЕД проектного тепловоза.

Електромеханічні характеристики ТЕД в електротягові характеристики КМБ перераховуються наступним чином.

10