Задания и методические указания к решению задач практической работы №1.

«Определение параметров локомотива по характеристикам тягового привода»

Задание №1

Задачи 1-19

Определить: касательную мощность локомотива; мощность, потребляемую одним тяговым электродвигателем; частоту вращения и крутящий момент на валу ТЭД, если сила тяги локомотива - F_{k ,} скорость движения – V. Исходные данные указаны в таблице 1.

Исходные данные к задачам №№ 1-19

Таблица 1

Номер задачи	Серия локомотива	Скорость движения V, км/ч	Сила тяги Fk кН
1	2	3	4
1	2ТЭ10М	24	490
2	ТЭП70	28	255
3	ВЛ80С	53	409
4	ТЭП60	30	187
5	ВЛ60К	55	264
6	ВЛ60К	52	318
7	ТЭМ2	11	210
8	ЧЭМ3	11	230
9	ЧС4	110	163
10	ТЭ10В	24	245
11	ТЭП70	48	170
12	ВЛ80С	100	176
13	2ТЭ116	24	506
14	ВЛ60К	70	118
15	М62	11	293
16	ТЭМ7	10,5	334
17	2ТЭ10М	100	122
18	ТЭП70	160	53
19	ТЭП60	59	104

Задачи 20-37

Определить скорость движения, силу тяги и касательную мощность локомотива. Если частота вращения якорей и тяговых электродвигателей – n, напряжение, подводимое к тяговым электродвигателям – U; ток, потребляемый всеми тяговыми электродвигателями- Iо.

Исходные данные указаны в таблице 2

Исходные данные к задачам №№20-37

Таблица 2

Номер задачи	Серия локомотива	Частота вращения ТЭД n, об/мин	Напряжение ТЭД U, В	Ток ТЭД Iо., А
1	2	3	4	5
20	ТЭП70	2300	410	3300
21	2ТЭ10М	585	463	3948*
22	ТЭП60	1870	635	3150
1	2	3	4	5
23	ВЛ80С	890	898	3520*
24	М62	474	356	3570
25	ВЛ60К	850	1504	3090
26	2ТЭ116	590	470	3950*
27	ЧС4	1200	745	6840
28	ТЭМ2	247	203	3630
29	ВЛ80С	915	902	3280*
30	ТЭП70	704	542	4980
31	ЧМЭ3	295	197	4500
32	ВЛ60К	895	1500	2700
33	ТЭП60	610	475	4200
34	ЧС4	1215	745	6600
35	ТЭМ2	1300	700	2856
36	ТЭМ7	245	205	6400
37	ЧМЭ3	1660	283	3132

* Значения указаны для одной секции

Пояснения к решению задач 1-37

Задачи, содержащиеся в задании №1 на практическую работу, по своей сути являются обратными, по отношению друг к другу. Поэтому и в том и в другом случае для решения следует использовать выражения, приводимые ниже.

Касательная мощность локомотива

кВт

где V – скорость движения локомотива, км/ч

F_k – сила тяги локомотива, кН

Скорость движения локомотива

, км/ч

где D_k – диаметр колеса по кругу катания, м

n_кп – частота вращения колесной пары, об/мин

Частота вращения колесной пары

n_кп = n_d /  , об/мин

где  - передаточное число тягового редуктора (см. справочник)

n_d – частота вращения якоря ТЭД, об/мин

Сила тяги локомотива

, кН

где М_кп – вращающий момент, развиваемый одной колесной парой, кН м

а – число обмоторенных осей локомотива.

Вращающий момент колесной пары

М_кп= М_d  , кН м

где М_d – крутящий момент на валу ТЭД, кН м

 - КПД тягового редуктора

Крутящий момент ТЭД

, кНм

где - мощность, потребляемая одним ТЭД в кВт

- угловая скорость вала ТЭД, рад/с.

Угловая скорость вала ТЭД

, рад/c

Мощность ТЭД - можно также определить, зная электрические параметры работы силовой цепи локомотива.

Для всех вариантов КПД тягового редуктора  принять 97 % .

Необходимые для расчетов технические характеристики тепловозов можно узнать по справочнику машиниста тепловоза (авторы В.Е. Кононов, А.В. Скалин, 1993г).Для электровозов справочные данные, приведены в таблице 3.

Технические характеристики электровозов

Таблица 3

Серия электровоза	Осевая формула	Передаточное число тягового редуктора	Диаметр колес по кругу катания, мм
ВЛ80С	2(20 - 20)	4,19	1250
ВЛ60К	30 - 30	3,82	1250
ЧС4	30 - 30	2,64	1250

Задание №2

Вычертите схему буксовой ступени рессорного подвешивания электровоза ВЛ80. Приведите его краткое описание. Используя исходные данные таблицы 4, определите теоретическую жесткость – Жо и соответствующий ей статистический прогиб рессорного подвешивания. Подрессоренная масса одной секции, приходящаяся на тележки Мп составляет 105т.

Исходные данные к задачам №№ 1-10

Таблица 4

№ задачи	Параметры рессоры				Параметры пружины
	Число листов, n	Ширина листов, b, мм	Толщина листов h, мм	Длина рессоры 1,мм	Полное число витков n	Диаметр прутка d, мм	Наружный диаметр Д, мм
1	10	120	16	1400	4	42	204
2	8	120	16	1420	4	44	206
3	10	120	12	1400	5	40	208
4	8	110	13	1350	4	45	210
5	10	110	13	1410	5	42	204
6	8	120	16	1400	6	46	206
7	11	110	13	1395	4	46	204
8	11	120	16	1420	3	40	200
9	12	89	13	1350	5	43	209
10	9	120	16	1390	4	45	207

Задачи 11- 21

Вычертите схему рессорного подвешивания тепловоза 2ТЭ10М. Приведите его краткое описание. Используя исходные данные таблицы 5, определите теоретическую жесткость –Жо и соответствующий ей статистический прогиб рессорного подвешивания. Подрессоренная масса секции – Мп составляет 114 т.

Исходные данные к задачам №№ 11-20

Таблица 5

№ задачи	Параметры пружин рессорного подвешивания
	Наружные диаметры, мм			Диаметры прутков мм			Полное число витков
	Дн	Дср	Дв	dн	dср	dв	nн	nср	nв
11	283	192	135	36	24	19	7	9	11
12	290	186	140	36	24	19	8	9	11
13	283	192	--	36	24	--	7	9	--
14	280	190	130	34	25	20	7	9	11
15	285	191	129	35	24	19	6	10	12
16	282	195	134	36	25	18	7	9	10
17	260	176	--	36	22	--	7	10	--
18	285	192	136	34	21	19	7	9	11
19	283	192	135	36	23	16	7	9	11
20	283	180	--	36	23	--	7	9	--

Индексы н, ср, в относятся соответственно к наружной, средней и внутренней пружинам.

Пояснения к решению задач 1-20

Как известно, статический прогиб рессорного подвешивания можно определить по формуле:

f=Рп/Жо, мм

где Рп – подрессоренный вес локомотива, Н

Жо – общая жесткость рессорного подвешивания Н/мм.

Общая жесткость рессорного подвешивания Жо зависит от того каким образом соединены между собой отдельные упругие элементы (рессоры, пружины), входящие в буксовый комплект, в тележке. При сбалансированном рессорном подвешивании буксовые комплекты колесных пар в тележке связаны балансиром, при индивидуальном рессорном подвешивании такая связь отсутствует.

Если буксовый комплект рессорного подвешивания состоит их двух упругих элементов (рессоры, пружины или их комбинации) с жесткостями Ж₁ и Ж₂, которые соединены параллельно т.е. под нагрузкой имеют одинаковый прогиб, то жесткость комплекта Жк определяют следующим образом:

Жк= Ж₁ + Ж₂

При последовательном соединении упругих элементов жесткость комплекта определяется по формуле:

Жк= Ж₁ Ж₂/( Ж₁ + Ж₂)

В случае смешанного соединения элементов, например рессорное подвешивание электровоза ВЛ80, где две параллельно работающие пружины последовательно соединены с листовой рессорой сначала следует найти эквивалентную жесткость пружин, а затем по предыдущей формуле определить жесткость комплекта.

Поскольку указанные в задании локомотивы имеют индивидуальное рессорное подвешивание, то общая жесткость буксовой ступени Жо определяется как сумма жесткостей всех буксовых комплектов.

Жесткость отдельного упругого элемента теоретически можно определить следующим образом:

листовой рессоры

Ж= 8 • Е • n • b •h³

3•∫³ , н/мм

где n – число листов рессоры

b - ширина листов, мм

h – толщина листов, мм

∫ - длина рессоры, мм

Е – модуль упругости, принимается 2100000 н/мм²

цилиндрических пружин

Ж= d⁴ •G

8•D³•n_р , н/мм

где d – диаметр прутка пружины, мм

D – средний диаметр пружины, мм

n_{р –} рабочее число витков

G – модуль сдвига, принимаем 80000 мПа

Следует отметить, что рабочее число витков пружины n_р как правило на 1,5 витка меньше полного числа витков.