Определение основных технических данных электровоза

Введение

Курсовая работа предусматривает разработку экипажной части электроподвижного состава, и расчет основных технических характеристик узлов механической части на основании электровоза-прототипа по индивидуальному заданию.

В курсовой работе необходимо определить основные технические данные электровоза, осуществить проектирование и расчет элементов экипажной части электровоза: системы рессорного подвешивания, тележки электровоза и т. д.

При выполнении курсовой работы используются параметры указанного в задании серийного электровозного тягового двигателя. Определяются основные технические данные электровоза, разрабатывается эскизный проект механической части электровоза, составляется упрощенная весовая ведомость, выполняется проектирование и расчет на прочность системы буксового рессорного подвешивания, определяются нагрузки рамы тележки. В курсовой работе используются технические характеристики электровоза и элементов его механической части.

Определение основных технических данных электровоза

В курсовой работе необходимо определить основные технические данные электровоза ЭП1:

- сцепную массу электровоза;

- передаточное число тяговой зубчатой передачи;

- мощность, скорость и силу тяги электровоза в часовом и номинальном режимах;

- предварительные значения длины электровоза по осям автосцепок и жёсткой базы электровоза;

- выполнить проверки рассчитанных параметров.

Осуществить проектирование:

- колесно-редукторного блока;

- двухосной тележки электровоза с опорно-рамным подвешиванием тяговых двигателей;

- рамы тележки;

- кузова.

В качестве исходных данных для выполнения курсовой работы используются следующие параметры:

- род службы (пассажирский);

- осевая формула 2₀ – 2₀ – 2₀;

- тип тягового электродвигателя – НБ 520В;

- подвешивание тягового двигателя – опорно-рамное.

Технические данные электровоза ЭП1 приведены в таблице 1.1

Таблица 1.1 Технические данные электровоза

Параметры тягового двигателя	Численные значения
Мощность тягового двигателя, кВт:

Продолжение таблицы 1.1

Параметры тягового двигателя	Численные значения
- в часовом режиме Рчас - в номинальном режиме Рном
Частота вращения якоря, об/мин: - в часовом режиме nчас - в номинальном режиме nном - максимальная nmax
Масса (вес) двигателя Мтэд, т	3,5
Централь двигателя Ц, мм
Поперечная длина остова , мм
Расстояние между точками подвешивания ,мм
Тип передачи	одностороння шевронная

1.1 Расчёт основных технических характеристик электровоза

Сцепная масса электровоза М_сц есть масса вложенных в констукцию материалов с 2/3 запаса песка и рассчитывается по формуле

(1.1)

где n_кп – число колесных пар, определяемое по формуле ходовых частей, указанной в задании на курсовой проект.

.

Передаточное число зубчатой тяговой передачи должно обеспечивать движение электровоза с заданной конструкционной скоростью. Предварительное значение передаточного числа тяговой зубчатой передачи рассчитывается по формуле

(1.2)

где D_к – диаметр колеса по кругу катания, 1250 мм.

.

На следующем этапе рассчитываем вращающий момент на валу тягового двигателя в номинальном режиме (за номинальный режим принимается продолжительный режим работы), кН∙м

(1.3)

Модуль зубчатого зацепления зависит от типа передачи (прямозубая, косозубая, односторонняя, двухсторонняя) и величины вращающего момента на валу тягового двигателя.

По рассчитанному значению М_ном устанавливаются граничные значения модуля зубчатого зацепления:

(1.4)

(1.5)

Расчётное значение модуля зубчатого зацепления m назначается в соответ

ствие с условием

m_min ≤ m ≤ m_max (1.6)

Затем принимается равным стандартному значению по СТ СЭВ 310-76 (таблица 1.2), которое используется в дальнейших расчётах.

Таблица 1.2 – Модули зубчатого зацепления по СТ СЭВ 310-76

Модуль m, мм	1 ряд
2 ряд

9,8 ≤ m ≤ 11,1

Принимаем модуль зубчатого зацепления m = 10.

Диаметры делительных окружностей зубчатой шестерни и зубчатого колеса тяговой передачи рассчитываются по формулам:

(1.7)

(1.8)

Значение диаметра D_а1 необходимо проверить на выполнение требований габарита подвижного состава

(1,9)

где b – клиренс зубчатой передачи, т. е расстояние от уровня головки рельса до низа кожуха зубчатой передачи, b = 120 мм;

Δ – расстояние от низа кожуха зубчатой передачи до делительной окружности зубчатого колеса, принимается равной от 20 до 25 мм.

.

Условие выполняется.

На следующем этапе рассчитываются числа зубьев зубчатого колеса и шестерни по формулам:

(1.10)

(1.11)

Уточненное значение передаточного числа тяговой передачи определяется как

(1.12)

Уточненное значение передаточного числа должно обеспечивать выполнение условия

; (1.13)

Условие выполняется. 140≤140, следовательно, тяговый привод обеспечивает движение электровоза с заданной конструкционной скоростью.

Эффективные мощности электровоза в часовом и номинальном режимах рассчитываются по формулам

(1.14)

(1.15)

где n_д – число тяговых двигателелй электровоза.

Скорости движения электровоза в часовом и номинальном режимах определяются по формулам

(1.16)

(1.17)

Для определения силы тяги электровоза в часовом режиме необходимо рассчитать подводимую к тяговой передаче мощность в этом режиме

(1.18)

.

Кпд зубчптой передачи определяется в функции подводимой мощности. Используя рассчитанные в формуле (1.18) значения, определяем кпд зубчатой передачи в часовом и номинальном режимах. Так как подводимая мощность для номинального режима всегда равна 100%, то значение кпд тяговой передачи можно определить по таблице 1.3.

Таблица 1.3 – Коэффициент полезного действия зубчатой передачи в зависимости от подводимой мощности

Р,%	22,5
зп	0,915	0,958	0,974	0,978	0,978	0,974	0,970	0,968	0,966	0,965

Кпд тяговой передачи для часового режима рассчитывается по формуле

(1.19)

После этого необходимо определить вращающий момент на валу тягового двигателя в часовом режиме, кН∙м

(1.20)

а затем – силу тяги электровоза в часовом и номинальном режимах, кН

(1.21)

.

Сила тяги создается на ободах колес колесных пар (касательная сила тяги) является следствием передачи вращающего момента двигателей через тяговую передачу к лсям движущих колесных пар и по движению электровоза.

– для электровозов переменного тока с плавным регулированием

(1.22)

Сцепная масса пассажирского электровоза должна обеспечивать заданное пусковое ускорение и удовлетворять следующему условию

(1.23)

где М_n - коэффициент использования сцепного веса, который рекомендуется принимать в пределах от 0,85 до 0,92;

- удельное сопротивление при трогании с места, Н/т;

i₀ - дополнительное сопротивление от уклона, Н/т;

_y - удельное сопротивление от ускоряющего усилия, Н/т.

Рекомендуется принимать величину полного удельного сопротивления движению в момент трогания , равную 80 Н/т.

Величина определяется по формуле

(1.24)

где а_n - пусковое ускорение поезда, рекомендуется в пределах от 1200 до 1800 км/ч²;

- удельное пусковое ускорение, принимается 12,2 км·т/ ч²Н.

;

.