Характеристики тягового привода

 

Основной кинематической характеристикой колесно-моторного блока (тяговый электродвигатель в сборе с колесной парой) является передаточное число осевого редуктора. Величина его определяется конструкционной скоростью локомотива (родом службы) и способом подвешивания колесно-моторных блоков к раме тележки.

Предварительное значение передаточного числа

 

, (22)

 

где М_ТЭД - крутящий момент на валу электродвигателя в длительном режиме, кН·м.

Крутящий момент на валу электродвигателя в длительном режиме, кН,

, (23)

 

где n_ТЭД - частота вращения вала электродвигателя в длительном режиме, мин^-1.

Частота вращения вала электродвигателя в длительном режиме, мин^-1

, (24)

 

где n_max =(2200…2300 мин^-1) - максимально допустимая частота вращения вала по условиям прочности, мин^-1.

Окончательное (расчетное) значение передаточного числа осевого редуктора

, (25)

 

где Z_зр - число зубьев зубчатого колеса;

Z_шр - число зубьев шестерни.

Предварительные значения числа зубьев зубчатого колеса и шестерни определяются с учетом длины централи А и способа подвешивания колесно-моторного блока (для этого решается система двух уравнений).

 

 

, (26)

 

где m = 10 мм - модуль зубчатого зацепления, мм;

А - длина централи, мм.

Длина централи - это расстояние между осями вращения колесной пары и вала электродвигателя. При расчетах необходимо принять А=518…522 мм при опорно-рамном подвешивании и А= 466…470 мм при опорно-осевом подвешивании колесно-моторных блоков.

Полученные значения количества зубьев необходимо округлить до целого числа и принять их за расчетные Z_зр и Z_шр. При этом по условиям прочности шестерни количество зубьев шестерни не должно быть менее 17 шт (Z_шр ≥ 17).

Диаметры делительной окружности шестерни и зубчатого колеса,

мм,

, (27)

 

. (28)

Расчетная частота вращения вала электродвигателя при конструкционной скорости, мин^-1

 

. (29)

 

Расчетная частота вращения вала электродвигателя в длительном режиме, мин^-1

. (30)

Расчетная частота вращения колесной пары при конструкционной скорости, мин^-1

 

. (31)

 

 

Расчетная частота вращения колесной пары в длительном режиме, мин^-1

 

. (32)

 

2.5. Определение коэффициента использования сцепной массы

 

В условиях эксплуатации нагрузка на колесные пары изменяется (одни колёсные пары разгружаются, а другие – догружаются).

Изменение нагрузки вызвано, с одной стороны, работой тягового электродвигателя, а с другой стороны, реализацией силы тяги на автосцепке. В первом случае направление действия силы на колёсную пару зависит от взаимного расположения тягового электродвигателя и колесной пары в колёсно-моторном блоке и способа подвешивания к раме тележки. При этом при движении колесно-моторного блока колёсной парой вперед колёсная пара разгружается, а при движении тяговым электродвигателем вперёд – догружается. Передача силы тяги на автосцепку и к составу приводит к разгружению колёсных пар передней тележки и к догружению колёсных пар задней тележки. Это объясняется тем, что касательная сила тяги передаётся через буксовый узел, а реализуется на автосцепке, находящихся на разной высоте (из-за разности высот возникает опрокидывающий момент).

Результирующая нагрузка на колёсную пару, кН,

 

(33)

где – изменение нагрузки от работы тягового электродвигателя, кН;

– изменение нагрузки от действия силы тяги, кН.

Величина ΔП₁ при опорно-осевом подвешивании тягового электродвигателя, кН,

 

(34)

 

где – расстояние между осью вращения колёсной пары и подвеской тягового электродвигателя к раме тележки, м.

 

 

Расстояние между осью колесной пары и подвеской, м,

 

(35)

 

Величина ΔП₁ при опорно-рамном подвешивании тягового электродвигателя, кН,

 

(36)

 

Изменение нагрузки от действия силы тяги, кН,

 

(37)

 

где - высота автосцепки над уровнем головки рельса, м.

Результаты расчётов рекомендуется свести в таблицу 11.

 

Таблица 11

Результаты расчёта изменения нагрузки

 

Номер колёсной пары
Пст
±∆П1
±∆П2
През

 

Коэффициент использования сцепной массы

 

(38)

 

где – наименьшее из значений, выбираемое из таблицы 11, кН.

Для повышения коэффициента использования сцепной массы и более полной реализации силы тяги применяют догружатели тележек, наклонные тяги и низкоопущенные шкворни.