17 Схемы тяговых передач и проектирование зубчатой передачи

Схемы тяговых передач

2х-стороння косозубая

1-ТЭД, 2-Шестерня, 3-Колесо, 4-Кожух, 5-МОП, 6-КП.

Одностороння прямозубая

1-ТЭД, 2-Карданный вал, 3-Кожух, 4-Соедин-ая муфта, 5-Шестерня, 6-Колесо, 7-Карданная муфта, 8 –КП.

Одностороння с полым валом

1-КП, 2-Колесо, 3-Шестерня, 4-гибкие элементы, соед-ие полый вал с КП, 5-полый вал, 6-МОП, 7-кожух. Желаемое передаточное число зубчатой передачи определяется из условия получения конструкционной скорости локомотива при максимально возможной окружной скорости якоря двигателя. , где D₀ – диаметр колеса по кругу катания, м;

Теперь необходимо проверить возможность реализации передаточного числа. Для этого определяем максимальное передаточное число , где – минимальный диаметр шестерни, м; – максимальный диаметр зубчатого колеса, м; рассчитывается по формуле , где b – зазор между низшей точкой кожуха редуктора и головкой рельса, м; Δ – зазор между делительной окружностью зубчатого колеса и кожухом редуктора.

Максимальное число зубьев , где m – модуль зубчатой передачи, мм; Теперь сравниваем желаемое и полученное передаточные отношения. Если они равно – расчет верный. Если не равны, то корректирую кол-во зубьев Zmin , Zmax Определяем централь зубчатой передачи Ц, м , где φ – угол спирали; φ =0. После этого проверяем увязку централи и диаметра якоря. При 2р = 6 и круглом остове D_a<=(1,03÷1,22)Ц;

18 Выбор типа обмотки и числа пар полюсов. Выбор типа обмотки: , где Pн – номинальная мощность двигателя; ηн = f(Pн) – КПД номинального режима; Uн – номинальное напряжение на зажимах ТЭД. На выбор типа обмотки влияет ряд факторов: а) коммутационная стойкость ТЭД; б) рациональная загрузка зубцового слоя якоря и магнитной цепи, которые обеспечивали бы минимальный расход электротехнических материалов. Тип обмотки якоря в основном определяется током параллельной ветви: , где a – число пар параллельных ветвей обмотки якоря (при волновой обмотке – а = 1; при петлевой обмотке – а = р). Число главных полюсов влияет на технико-экономические показатели машины, поэтому нужно всесторонне проанализировать принимаемое решение с учетом различных факторов. При используемых на электровозах диаметров якоря конкурирующими числами полюсов будут являться: 2р = 4; 2р = 6. При прочих равных условиях мощности и напряжения, меньшее число пар полюсов 2р = 4 по сравнению с 2р = 6 позволяет: 1) снизить трудоемкость и стоимость изготовления машины за счет уменьшения числа пар полюсов, щеткодержателей, катушек; 2) повысить КПД за счет уменьшения потерь в стали в следствии снижения частоты перемагничивания fп: ; 3) повысить стойкость машины против возникновения кругового огня на коллекторе, что скажется на уменьшении напряжения между смежными коллекторными пластинами. При переходе на большее число полюсов 2р = 6 предоставляется возможным: 1) уменьшить толщину остова и сечение сердечника якоря, т. к. магнитный поток на 1 полюс уменьшается в 1,5 раза, что позволяет уменьшить размеры и массу ТЭД; 2) уменьшить длину рабочей части коллектора; 3) уменьшить в 1,5 раза воздушный зазор под главными полюсами, благодаря чему уменьшается число витков катушек возбуждения, уменьшается потребляемая намагничивающая сила, снижается масса меди катушек примерно на 10 %; 4) повысить технологичность и простоту изготовления ТЭД, т. к. остов выполняется цилиндрической формы, а не литым восьмигранным; 5) уменьшить массу ТЭД на 7–10 %. Снижение КПД примерно на 2–3% требует увеличения охлаждающего воздуха примерно на 20 %, а расхода мощности – примерно на 60 %.

19 Методика расчета зубчатого слоя якоря ТЭД: определение размеров проводников, паза и зубца. Известны методы, позволяющие теоретически определить оптимальную ширину паза якоря. Однако эти методы дают лишь грубо приближенные значения, т. к. не учитывают все многообразие влияющих факторов. Поэтому при практическом проектировании пользуются методами, базирующимися на эмпирических зависимостях, установленных многолетними результатами эксплуатации машин. Предварительную глубину паза hп по опыту проектирования можно принимать: , где τ – полюсное деление, . Целесообразно по возможности проектировать пазы большей глубины, благодаря чему м. увеличить ширину зубцов и уменьшить в них индукцию, однако с увеличением глубины паза возрастает величина реактивной ЭДС и ухудшается коммутация машины. Из опыта проектирования ТЭД , где bп – ширина паза, мм; hп – глубина паза, мм. Из технологических соображений, для обеспечения достаточной стойкости штампов: bп ≥ 7…8 мм. Для достижения приемлимых размеров паза и зубца: . Действительные размеры паза определяются размерами меди проводниковой обмотки, их количеством в пазу и толщиной изоляции. Площадь сечения меди проводников обмотки Sa, мм2, , где ja – плотность тока в обмотке якоря, А/мм2. Величина плотности тока зависит от класса нагревостойкости F или H. В свою очередь плотность тока влияет на тепловую напряженность якоря, кот. характеризуется фактором нагрева , А2/(см · мм2).По частоте перемагничивания принимаем допустимую высоту проводника hм, мм. По полученному значению S_a намечаем размеры проводника по ГОСТ 434-78, ориентируясь на раскладку проводников в пазу (горизонтальном) и рекомендуемые соотношения размеров паза.

20 Обмотка якоря ТЭД: разновидности, способы укладки, крепления, виды изоляции. Обмотки м. б.: волновые и петлевые. Волновые обмотки при некоторых преимуществах не требуют уравнительных соединений; лучшее использование активного слоя якоря, имеет ограничение по мощности. Применяются в двигателях мощностью 200–250 кВт и м. б. использованы для электросекций. В основном на электровозах применяются ТЭД с петлевыми обмотками, кот. допускают большие токи и рассчитываются на большую мощность. Тип обмотки якоря определяется в основном величиной тока в параллельной ветви: , где a – число пар параллельных ветвей обмотки якоря (при волновой обмотке – а = 1; при петлевой обмотке – а = р). Для обмотки якорей тяговых машин применяют проводники только прямоугольного сечения, что обеспечивает лучшее заполнение паза медью. Проводники в пазу м. б. расположены различными способами: 1) горизонтальное расположение проводников в пазу (плашмя) снижает добавочные потери в обмотке якоря, уменьшает высоту проводников. Кроме того, меньше места занимает изоляция по ширине паза, что улучшает отвод тепла от обмотки якоря к стенкам паза, снижая нагрев обмотки. Эти обстоятельства позволяют принимать при расчете большие значения фактора нагрева. Однако при горизонтальном расположении проводники для соединения с коллектором необходимо перекрутить на 90º и расположить на одном уровне по окружности, а концы секций – развальцевать для возможности их припайки в шлицах коллекторных пластин. Кроме того различное положение проводников по высоте паза приводит к различным значениям реактивных ЭДС в них и ухудшает коммутацию. Однако несмотря на указанные технологические трудности и удорожание изготовления обмотки, горизонтальное расположение проводников в пазу считается более прогрессивным. 2) вертикальное расположение проводников в пазу упрощает соединение их с коллектором. Однако при этом способе укладки ухудшается теплоотдача от меди обмотки, особенно средних витков, к стенкам паза, а это требует уменьшения принятого значения фактора нагрева. Кроме того, большая высота проводников приводит к возникновению значительных вихревых токов в них и увеличению добавочных потерь в обмотке якоря. Для ограничения величины добавочных потерь высота каждого проводника является функцией частоты перемагничивания сердечника якоря hм = φ(fп): . Если же требуемая высота проводника оказывается больше допускаемой, то его разделяют на два или три проводника, сохраняя суммарную площадь этих проводников равной ранее полученному значению S_a. Виды изоляции: витковая, корпусная и покровная.