3. Построение тяговой характеристики тепловоза

Построение тяговой характеристики тепловоза производят по формуле:

(3.1)

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:

(3.2)

где ψ_К - расчетный коэффициент сцепления:

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

(3.3)

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.

Рис. 4. Тяговая характеристика тепловоза

Если при всех ограничениях будет иметь место неравенство

(3.4)

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:

(3.5)

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. 5. 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:

(4.1)

где i - передаточное число тягового редуктора;

D_к - диаметр движущего колеса, мм.

Передаточное число тягового редуктора:

(4.2)

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= 4,2÷4,9 для грузовых тепловозов при D_к=1050 мм;

i= 4,7÷5,3 для грузовых тепловозов при D_к=1250 мм;

i=2,3÷3,5 для пассажирских тепловозов.

Мощность на валу ТЭД:

(4.3)

где η_зп=0,985 - КПД тягового редуктора.

Выбрав i, находят:

(4.4)

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

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

(4.5)

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:

(4.6)

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

(4.7)

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:

. (4.8)

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:

, (4.9)

где

Далее определяют высоту (ширину) корпуса ТЭД, мм:

(4.10)

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

(4.11)

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

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

(4.12)