3. Построение тяговой характеристики тепловоза

Построение тяговой характеристики тепловоза производят по формуле:

Для каждого значения скорости тепловоза по регулировочным харак­теристикам находят соответствующие значения тока ТГ в процентах от тока продолжительного режима и соответствующие им значения КПД электропередачи η_эп по графику (рис 1).

Соответствующее этому значению тока значение КПД ЭПЛ определяют по графику, приведенному на рис. 1.

На график тяговой характеристики тепловоза (рис. 4) наносят:

а) кривую ограничения 2 по сцеплению, рассчитываемую по формуле:

где ψ_К - расчетный коэффициент сцепления:

В таблице 2 приведены расчёты и .

Таблица 2

V, км/ч	0	5	10	15	20
	0,33	0,29	0,29	0,27	0,26
, кН	396	348	336	324	319

б) линию 1 ограничения силы тяги по максимальному току ТГ (по условиям коммутации ТЭД), соответствующую

км/ч

и определяемую по токовой регулировочной характеристике как скорость, при которой I_Г=I_Гmax;

в) линию 3 продолжительного режима (ограничение по нагреву ТЭД), соответствующую F_K=F_P и v=v_P;

г) линию 4 ограничения тяговой характеристики по конструкционной скорости v=v_max.

Таблица 3

V,км/ч	20,5	30	40	58,05	58,05	70	80	100
, A	4765,32	3700	3000	2382,66	3156	2750	2550	2382,66
, A	133	103	83	66	88	76	71	66
nэп	0,77	0,82	0,86	0,88	0,86	0,87	0,87	0,88
Fk, кН	254,34	185	138	101,8	99,5	84,1	73	55,8

Если при всех ограничениях будет иметь место неравенство

то следует применить переключения в схеме присоединения ТЭД. Регулировочные характеристики ТГ в результате переключения пересчитываются в соответствии с новой схемой соединения ТЭД. Регулировочные характеристики ТЭД при этом не изменяются. При этом:

где m - число последовательно соединенных ТЭД в одной цепи,

n - число параллельных цепей.

4. Определение передаточного числа тягового редуктора

В курсовом проекте следует принять опорно-осевую подвеску ТЭД.

При опорно-осевом подвешивании (рис. 5) ТЭД опирается жестко одной стороной на движущую ось колесной пары 2 при помощи моторно-осевых подшипников; другой стороной опорным приливом 3 упруго через пружинную подвеску 4 на раму тележки 5. Крутящий момент ТЭД передается парой зубчатых колес. Ведущая шестерня 6, напрессованная на конический хвостовик якоря ТЭД, находится в зацеплении с ведомым зубчатым колесом 7, напрессованным на ось 2 или ступицу колесного центра. Кожух 8 состоит из двух разъемных половин и крепится к ТЭД.

При опорно-осевом подвешивании двигателя размеры его ограничиваются расстоянием между внутренними гранями бандажей колесных пар и наименьшим расстоянием от корпуса двигателя до головки рельса а. для тепловозных ТЭД размер х выбирают в пределах 20÷40 мм.

Рис. 2. Эскиз опорно-осевой подвески ТЭД

Частота вращения якоря ТЭД в продолжительном режиме работы n_Н об/мин и соответствующая скорость тепловоза v_P, км/ч связаны выражением:

об/мин

где i - передаточное число тягового редуктора;

D_к - диаметр движущего колеса, мм.

Передаточное число тягового редуктора:

где D_з и d_з - диаметры делительных окружностей большого и малого зубчатых колес, мм;

Z_з и z_з - собственно их числа зубьев.

Передаточное число целесообразно иметь большим, так как при этом будет наибольшей частота вращения n_Н и при данной мощности Р_д наименьший вращающий момент М_Н, а следовательно, наименьшие размеры и масса двигателя.

Необходимо, чтобы h´>120 мм. Величина h″=20÷25 мм.

Рекомендуемые значения i:

i=2,3 ÷3,5 для пассажирских тепловозов при D_к=1050 мм;

Принимаем i=3

Мощность на валу ТЭД:

D3= Dk – 2() = 1050 – 2(150 + 20) = 710мм

Вт

где η_зп=0,985 - КПД тягового редуктора.

кН

Выбрав i, находят:

Модуль зацепления зубчатых колес тягового редуктора выбирают по следующим данным:

МН, Нм	1000	2000	4000 и более
m, мм	8-10	9-11	10-12

Выбираем m=10

Номинальный момент определяют по расчетному значению силы тяги и предварительно найденному передаточному числу тягового редуктора:

Н*м

Числа зубьев и должны быть целыми и по возможности взаимно простыми. Затем уточняют величину . При этом число зубьев малого колеса должно быть не менее 15. Определяют централь (расстояние между вертикальными осями ведомого колеса и ведущей шестерни тягового редуктора), которая при обычно применяемой коррекции зацепления (для большого зубчатого колеса ξ=0, а для малого ξ=+0,5) равна:

Централь опорно-осевой подвески должна быть увязана с диаметром якоря (в мм), который предварительно определяют по формуле:

мм

где k_я=660÷750 для ТЭД с изоляцией класса В;

k_я=600÷675 для ТЭД с изоляцией класса F .

Вписывание ТЭД в отпущенные для него габариты под тепловозом обеспечивается, если при опорно-осевой подвеске:

.

Принимаем = 493мм

Нормализованный ряд диаметров якорей: 245, 280, 327, 368, 423, 493, 560, 660, 740, 850, 990 мм. Правильность принятого D_я проверяют по допустимой максимальной окружной скорости якоря v_яmax, имеющей место при маскимальной (конструкционной) скорости локомотива:

,

где

Далее определяют высоту (ширину) корпуса ТЭД, мм:

мм

Расстояние от корпуса ТЭД до головки рельса, мм (см. рис. 5):

Это расстояние должно быть не менее 120 мм, при x=20÷40мм.

Окончательно определяют частоту вращения якоря ТЭД в продолжительном режиме, об/мин:

об/мин