1.4 Определение передаточного числа зубчатой передачи

Одним из основных параметров тягового редуктора тепловоза является передаточное число i, представляющее собой отношение числа зубьев ведомого зубчатого колеса к числу зубьев ведущей шестерни:

, (1.11)

где z₂– число зубьев ведомого зубчатого колеса;

z₁– число зубьев ведущей шестерни.

Передаточное число тягового редуктора определяется после выбора тягового электродвигателя (см. табл.4) и расчёта диаметра ведущих колёс. Оно определяется по параметрам основного оборудования тепловоза-образца, т.к. числа зубьев изначально неизвестны. Передаточное число рассчитывается дважды: во-первых по расчетным длительным параметрам основного оборудования i₁, во-вторых из соотношения максимальных частот вращения якоря ТЭД и колесной пары тепловоза i₂.

Передаточное число i₁ определяют из условия движения поезда с заданной скоростью V_p на расчётном подъёме по формуле:

(1.12)

где F_ – длительная сила тяги одного колёсно-моторного блока, кН;

M_– длительный момент на валу ТЭД, кНм.

Длительная сила тяги одного колёсно-моторного блока определяется из выражения:

(1.13)

кН

где F_кп–расчётная сила тяги тепловоза, кН;

m–количество тяговых электродвигателей на секцию тепловоза.

Длительный момент на валу тягового электродвигателя M_ определяется, исходя из мощности тягового электродвигателя и длительной частоты вращения якоря по формуле:

(1.14)

Н*м,

где Р_ТЭД – мощность тягового электродвигателя, кВт;

n_ – длительная частота вращения, об/мин.

Передаточное число i₂ определяется по наибольшей частоте вращения якоря тягового электродвигателя при конструкционной скорости тепловоза V_k:

(1.15)

где n_max– наибольшая частота вращения якоря тягового электродвигателя;

n_k– частота вращения колёсной пары при конструкционной скорости тепловоза.

Максимальная частота вращения колеса тепловоза определяется из выражения:

(1.16)

об/мин,

где V_k– конструкционная скорость тепловоза, км/ч;

Сравнить два передаточных числа i₁ и i₂, принять наименьшее. Окончательно передаточное число принимается таким, чтобы длина централи А (расстояние между осью вала якоря ТЭД и осью колёсной пары) осталось без изменения.

Длина централи А_W, модуль зубчатой передачи m и число зубьев ведомой и ведущей шестерён z₁ и z₂ связаны между собой уравнением:

. (1.17)

Для тепловозов с опорно-осевым подвешиванием тяговых двигателей А_W принять равным 448,8 мм. Модуль зубчатой передачи для тепловозов m = 10 ÷ 12.

Решая уравнение (1.17) относительно z₂ получим, что z₂=56

Для принятых значений А_W и m определяются общее число зубьев тягового редуктора и число зубьев ведущей и ведомой шестерни. Минимальное число зубьев ведущей шестерни, z₁ =19

Полученное передаточное число необходимо проверить на вписывание тягового редуктора в габарит подвижного состава из условия:

 = 0,5*D_k - 0,5*d - е120 мм, (1.18)

мм

где d – диаметр делительной окружности зубчатого колеса тягового редуктора, d=m*z₂ ;

е = 12÷17 – расстояние от торца зубьев ведомого зубчатого колеса до нижней поверхности кожуха.

Диаметр делительной окружности зубчатого колеса тягового редуктора определяется из формулы:

d=m*z₂

d= 12*56=672 мм

По окончании работы над разделом подводим итог расчетов.

N_k =1140 кВт- касательная мощность тепловоза;

η_n=0,857 - КПД тепловоза;

М_сц =134,557 кг -сцепная масса тепловоза;

V_n=11,328 км/ч- пороговая скорость тепловоза;

D_к =1350 мм- диаметр колеса;

i=4,455- передаточное число;

z₂=56, z₁=19– числа зубьев зубчатого колеса и ведущей шестерни;