Розрахунок основних параметрів та амплітудно-частотних характеристик тягової передачі першого класу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Дніпропетровський національний університет залізничного

транспорту імені Академіка В.А. Лазаряна

Кафедра: «ЕРС залізниць»

КУРСОВАРОБОТА

з дисципліни «Тягові передачі електрорухомого складу»

на тему:

«Розрахунок основних параметрів та амплітудно-частотних характеристик тягової передачі першого класу»

Виконав студент

Жигалін Ю.Є.

Група 231

Викладач: Голік С.М.

Дніпропетровськ 2016



Зміст

Вступ

1. Розрахунок основних конструктивних параметрів тягової передачі

1. Визначення номінальної частоти обертання валу тягового двигуна у тривалому режимі

1.2 Попередня оцінка передаточного числа тягового редуктора

1.3 Визначення діаметра ділильного кола зубчастого колеса

1.4 Визначення крутильного моменту на валу тягового двигуна

1.5 Визначення нормального модуля зубчастих коліс

1.6 Визначення кількості зубів зубчастого колеса

1.7 Визначення кількості зубів шестерні

1.8 Визначення діаметрів ділильних кіл шестерні та зубчастого

1.9 Уточнення передаточного числа

1.10 Визначення централі

1.11 Визначення бази двигуна

2. Визначення динамічних навантажень в елементах тягової передачі

2.1 Розрахунок частоти власних коливань остова тягового електродвигуна визначається за наступною формулою

2.2 Розрахунок точки резонансу

2.3 Визначення найбільшого кута повороту остова тягового електродвигуна

2.4 Визначення коефіцієнта динамічного підсилення амплітуди коливань остова тягового електродвигуна

2.5 Розрахунок амплітудних значень кута повороту остова тягового електродвигуна

2.6 Розрахунок динамічного зусилля в зубчастому зачепленні

Висновок

Перелік використаної літератури



Вихідні дані

Тривала потужність на валу ТЕД - = 720 кВт

Тривала швидкість електровоза - = 52,7 км/год.

Діаметр бандажа колісної пари - = 1,25

Амплітуда нерівності рейки - =

Довжина хвилі нерівності рейки - l = 3 м

Маса тягового двигуна - = 4900 кг

Осьовий момент інерції ротора - = 70

Осьовий момент інерції остова двигуна - = 2300

Параметри демпфування амортизатора механізму підвішування тягового двигуна - в = 50 кНс/м

Жорсткість амортизатора механізму підвішування тягового двигуна - ж = Н/м



Вступ

Тягова передача сучасного локомотива представляє собою складний вузол, що працює в специфічних умовах, котрі суттєво відрізняються від умов роботи не тільки стаціонарних, але і передач нерейкових транспортних засобів. Тягові передачі потрібно розмістити у стиснених умовах, тому вони мають порівняно невеликі розміри (габарити). Великі потужності, які зараз досягнуті у електровозобудуванні,визначають високі навантаження, що діють на елементи тягової передачі.

Недостатня технічна розробка цих питань призвела до того, що поки ще не встановилась впорядкована система поглядів на вибір схем і параметрів тягових передач, які б забезпечували створення надійного в експлуатації тягового привода.

В даній курсовій роботі приводиться розрахунок тягової передачі привода першого класу. Дякуючи простоті конструкції і компактності приводи першого класу широко використовуються на залізничному транспорті. Ними оснащені практично всі вантажні електровози і тепловози з електричною передачею.

Вимоги до тягових передач носять в основному експлуатаційний характер. Основні з них зводяться до забезпечення високої безвідмовності в роботі, так як тягова передача не резервується і відмова її практично призводить до відмови локомотива, а відповідно, до невиконання графіка руху поїздів.

тяговий двигун редуктор зубчастий



1. Розрахунок основних конструктивних параметрів тягової передачі

1.1 Визначення номінальної частоти обертання валу тягового двигуна у тривалому режимі

Частота обертання валу тягового двигуна у номінальному режимі навантаження визначається за формулою

, (1)

де - швидкість руху електровоза у номінальному режимі навантаження, км/год;

- діаметр бандажа колісної пари по колу кочення, м;

- передатне число тягового редуктора.

1.2 Попередня оцінка передаточного числа тягового редуктора

Приблизне значення передаточного числа розраховують за емпіричною формулою

, (2)

де - коефіцієнт, що залежить від схеми компонування тягової передачі першого класу. Так як кВт, то приймаємо до розрахунку двосторонню передачу, для якої . - діаметр ділильного кола зубчастого колеса, м; - потужність тягового двигуна у тривалому режимі віднесена до одного зубчастого зачеплення, кВт.



1.3 Визначення діаметра ділильного кола зубчастого колеса

Діаметр ділильного кола зубчастого колеса

, (3)

де - кліренс, мм (для магістральних електровозів з тяговою передачею першого класу м). Приймаю м;

-товщина стінки кожуха редуктора, м. Приймаю м;

- висота головки зуба, м. Приймаю м;

- відстань від дна кожуха редуктора до вершини головки зуба зубчастого колеса, м. Приймаю м.

м.

Після визначення всіх необхідних величин розрахуємо приблизне значення передаточного числа, згідно формули (2)

Знайшовши всі складові необхідні для розрахунку номінальної частоти обертання валу тягового двигуна, розрахуємо її

об/хв.

1.4 Визначення крутильного моменту на валу тягового двигуна

Крутильний момент на валу тягового двигуна, визначається згідно виразу



. (4)

Н • м.

1.5 Визначення нормального модуля зубчастих коліс

Значення модулів та можна визначити за допомогою емпіричних формул. Для косозубих коліс

, (5)

, (6)

мм,

мм.

Величину модуля зачеплення зубчастих коліс приймаємо згідно стандартного ряду модулів мм.

1.6 Визначення кількості зубів зубчастого колеса

Кількість зубів зубчастого колеса визначається за формулою

, (7)

де - кут нахилу зуба. Для косозубих коліс приймаємо ;

.

Приймаємо



1.7 Визначення кількості зубів шестерні

Кількість зубів шестерні визначається за формулою:

, (8)

.

Приймаємо .

1.8 Визначення діаметрів ділильних кіл шестерні та зубчастого колеса

Ділильний діаметр шестерні визначається за формулою

, (9)

м.

Ділильний діаметр зубчастого колеса визначається за формулою

, (10)

м.

1.9 Уточнення передаточного числа

Передаточне число зубчастої передачі визначається за формулою

, (11)



1.10 Визначення централі

За конструктивними параметрами тягового редуктора централь визначається як:

, (12)

м.

За умови розміщення конструктивних елементів у між вісному просторі в тягових передачах першого класу централь може бути визначена з виразу:

, (13)

де - товщина стінки остова тягового електродвигуна в місці підрізу, мм;

- відстань від вісі колісної пари до зовнішньої стінки остова в місці підрізу, мм;

- діаметр розточки остова тягового електродвигуна, мм.

В тягових передачах при суцільному остові двигуна приймаємо:

м, м.

Кількість пар полюсів ТЕД

Діаметр розточки остова для



, (14)

де - діаметр якоря тягового двигуна,м. Величину діаметра якоря можна оцінити за емпіричною формулою:

, (15)

де - коефіцієнт, що залежить від класу ізоляції обмотки якоря. Для тягових двигунів з класом ізоляції F, = 600 … 675.

Приймаю .

м,

Отримані дані підставимо у формули (14) і (13)

=0,789м,

Приймаємо 0,789 м

м.

м, отже розрахунок зроблений вірно.

1.11 Визначення бази двигуна

Базою тягового двигуна називається відстань між точками спирання та підвішування. Вона визначається за формулою:

. (16)

м.



2. Визначення динамічних навантажень в елементах тягової передачі

2.1 Розрахунок частоти власних коливань остова тягового електродвигуна визначається за наступною формулою

, (17)

де ж - жорсткість амортизатора механізму підвішування тягового двигуна, Н/м;

J - приведений момент інерції двигуна,, що визначається за формулою:

, (18)

де - осьовий момент інерції остова двигуна, ;

- маса тягового двигуна,кг;

- осьовий момент інерції ротора,.

,

2.2 Розрахунок точки резонансу

Умовою для виникнення резонансу справедливою буде наступна рівність

, (19)



На основі цієї умови запишемо формулу за якою будемо визначати швидкість, при якій настане резонанс

, (20)

км/год.

2.3 Визначення найбільшого кута повороту остова тягового електродвигуна

Найбільше значення кута повороту остова тягового двигуна при можна визначити за наступною формулою:

, (21)

де - амплітуда нерівності рейки

рад.

2.4 Визначення коефіцієнта динамічного підсилення амплітуди коливань остова тягового електродвигуна

Розрахунок коефіцієнтадинамічного підсилення амплітуди коливань остоватягового електродвигуна виконаю за наступною формулою



, (22)

де - коефіцієнт, що враховує конструктивні параметри привода; - відносна частота коливань, визначається за формулою

, (23)

де - кутова частота вимушених коливань ТЕД, . Її можна визначити за формулою

, (24)

Підставляємо в (23), при цьому отримаємо. - для точки резонансу. Коефіцієнт, що враховує конструктивні параметри приводу В визначаємо за формулою:

, (25)

де - параметр демпфування амортизатора механізму підвішування тягового двигуна,Нс/м.

Підставляємо отримані дані у формулу (22)

.



2.5 Розрахунок амплітудних значень кута повороту остова тягового електродвигуна

Для амплітудних значень кута повороту остова тягового електродвигуна можна записати за формулою

, (26)

2.6 Розрахунок динамічного зусилля в зубчастому зачепленні

Розрахунок динамічного зусилля в зубчастому зачепленні будемо здійснювати за наступною формулою

, (27)

де - динамічний момент, Н•м, який визначається за формулою

, (28)

Н•м.

Підставляємо отримані дані у формулу (29)

Н.

Приведені вище розрахунки були виконані для тривалої швидкості руху локомотива. На основі цих розрахунків необхідно розрахувати та побудувати залежності коефіцієнта підсилення амплітуди коливань остова тягового двигуна від відносної частоти коливань та швидкості , а також залежність амплітуди динамічного зусилля у зубчастому зачепленні від швидкості .Для цього необхідно задати значення швидкості руху у діапазоні від нуля до конструкційної швидкості електрорухомого складу з рівномірним кроком. Провести розрахунок за формулами (20)-(28).

Після виконання розрахунків для швидкостей км/год, отримані дані занесемо до таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 - Динамічні показники тягової передачі

Швидкість	Кутова частота	Відносна частота коливань	Коефіцієнт динамічного підсилення	Амплітудне значення кута повороту остова ТЕД	Динамічне зусилля в зубчастому зачепленні
, км/год	, рад/с				, Н
0	0	0	1	0,000898	0
10	8,7266	0,24	1,060652	0,000952	283,577
20	17,453	0,481	1,28317	0,001152	1660,17
30	26,18	0,721	1,838583	0,001651	7668,92
40	34,907	0,962	2,609271	0,002343	27458,9
50	43,633	1,202	1,660432	0,001491	17374,3
60	52,36	1,442	0,944003	0,000848	8086,77
70	61,087	1,683	0,62459	0,000561	4818,49
70,6	61,61	1,697	0,611556	0,000549	4699,02
80	69,813	1,923	0,457364	0,000411	3374,66
90	78,54	2,164	0,357386	0,000321	2607,87
100	87,266	2,404	0,291904	0,000262	2147,86

Згідно даних таблиці 2.1 будуємо залежності , та (рисунок 1,2,3).



Рис. 1 - Амплітудно-частотна характеристика коливань остова тягового двигуна

Рис. 2 - Залежність коефіцієнта динамічного підсилення амплітуди коливань остова тягового двигуна від швидкості

Визначення граничних тягових зусиль в точці зачеплення зубчастих коліс будемо здійснювати за формулою

, (29)

де - сила зчеплення колеса з рейкою, Н, розраховується за формулою



, (30)

де - маса, що припадає на вісь колісної пари, т. Величину приймаємо керуючись наступним правилом

якщо кВт, так як кВт; (31)

- розрахунковий коефіцієнт зчеплення, визначається за формулою

, (32)

Приклад розрахунку при швидкості 70,6 км/год.

,

Н.

Підставляємо отримані дані у формулу (31)

Н.

Виконавши аналогічно розрахунок для швидкостей V = 0,10…100 км/год, отримані значення зводимо в таблицю 2.2.

Таблиця 2.2 - Значення динамічної сили і сили, що викликана передачею обертового моменту

, км/год		, Н	, Н
0	0,34	76714,2	99953,36
10	0,285	64304,55	83784,43
20	0,273	61521,78	80158,67
30	0,264	59479,54	77497,77
40	0,256	57655,1	75120,65
50	0,248	55924,01	72865,16
60	0,24	54241,45	70672,9
70	0,233	52587,35	68517,72
70,6	0,233	52488,75	68389,26
80	0,226	50951,36	66386,13
90	0,219	49327,6	64270,48

Згідно даних таблиці 2.2 будую залежності та (рисунок 3).

Рис. 3 - Залежність амплітудних значень сил інерції якоря та сили тяги у зубчастому зачеплені від швидкості



Висновок

В першій частині завдання був виконаний розрахунок основних параметрів тягової передачі. В результаті проведених розрахунків були отримані наступні результати:

а) централь, м;

б) передаточневідношення,;

в) параметри зубчастих коліс, м, м;

г) діаметр якоря, ;

д) база двигуна, .

При розрахунках динамічних навантажень елементів тягової передачі у другій частині були розраховані і побудовані наступні залежності:

а) залежності , показують, що коефіцієнт динамічного підсилення коливань остова в залежності від відносної частоти коливань і швидкості відповідно, досягає максимального значення при резонансі, а потім зменшується;

б) залежність показує, що на ділянці кривої, не обмеженої , тобто в діапазоні км/год буде безвідривне зачеплення зубчастих коліс, а поза зоною кривої обмеження - відривне зачеплення.



Перелік використаної літератури

1. Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни «Тягові передачі рухомого складу». Розрахунок основних параметрів та амплітудно-частотних характеристик тягової передачі приводу першого класу. Укладачі: Михайленко Ю.В., Голік С.М., для студентів спеціальності «Електричний транспорт», Дніпропетровськ, 2012.

Размещено на Allbest.ru